将径向速度转换为星系静止标准（GSR）

在日心坐标系或太阳系重心坐标系中，经常会报告源的径向速度或视线速度。一个常见的变换是将太阳的运动沿视线投射到目标上，因此将其转换为银河系静止帧（有时称为银河系静止标准，GSR）。这种转换依赖于关于银河系相对于巴里系或日心系的方位的假设。它还取决于假定的太阳速度矢量。在这里，我们将演示如何使用天空位置和重心径向速度执行此转换。

By: Adrian Price-Whelan

许可证：BSD

导入所需的Astroy包：

import astropy.coordinates as coord
import astropy.units as u

使用银河系中心坐标的最新约定

coord.galactocentric_frame_defaults.set("latest")

<ScienceState galactocentric_frame_defaults: {'galcen_coord': <ICRS Coordinate: (ra, dec) in deg...>

在本例中，让我们使用恒星HD 155967的坐标和质心径向速度，从 Simbad ：

icrs = coord.SkyCoord(
    ra=258.58356362 * u.deg,
    dec=14.55255619 * u.deg,
    radial_velocity=-16.1 * u.km / u.s,
    frame="icrs",
)

下一步我们需要确定太阳在假定的GSR框架中的速度。我们将使用与 Galactocentric 帧，并将其转换为 CartesianRepresentation 对象使用 .to_cartesian() 方法 CartesianDifferential 对象 galcen_v_sun ：

v_sun = coord.Galactocentric().galcen_v_sun.to_cartesian()

我们现在需要从上面的ICRS帧中的天空位置得到一个假定银河系的单位矢量。我们将使用这个单位向量将太阳速度投影到视线上：

gal = icrs.transform_to(coord.Galactic)
cart_data = gal.data.to_cartesian()
unit_vector = cart_data / cart_data.norm()

现在我们用这个单位向量来预测太阳速度：

v_proj = v_sun.dot(unit_vector)

最后，我们将太阳速度的投影与径向速度相加，得到GSR径向速度：

rv_gsr = icrs.radial_velocity + v_proj
print(rv_gsr)

123.30460087379765 km / s

我们可以将它包装在一个函数中，这样我们就可以控制太阳速度并重复使用上面的代码：

def rv_to_gsr(c, v_sun=None):
    """Transform a barycentric radial velocity to the Galactic Standard of Rest
    (GSR).

    The input radial velocity must be passed in as a

    Parameters
    ----------
    c : `~astropy.coordinates.BaseCoordinateFrame` subclass instance
        The radial velocity, associated with a sky coordinates, to be
        transformed.
    v_sun : `~astropy.units.Quantity`, optional
        The 3D velocity of the solar system barycenter in the GSR frame.
        Defaults to the same solar motion as in the
        `~astropy.coordinates.Galactocentric` frame.

    Returns
    -------
    v_gsr : `~astropy.units.Quantity`
        The input radial velocity transformed to a GSR frame.

    """
    if v_sun is None:
        v_sun = coord.Galactocentric().galcen_v_sun.to_cartesian()

    gal = c.transform_to(coord.Galactic)
    cart_data = gal.data.to_cartesian()
    unit_vector = cart_data / cart_data.norm()

    v_proj = v_sun.dot(unit_vector)

    return c.radial_velocity + v_proj


rv_gsr = rv_to_gsr(icrs)
print(rv_gsr)

123.30460087379765 km / s