清華新聞網(wǎng)9月9日電 行星系統(tǒng)是如何形成和演化的？這是天文學(xué)中最古老、最基本的問(wèn)題之一，對(duì)它的探索本質(zhì)上也是在追溯我們自身的起源。長(zhǎng)久以來(lái)，人類(lèi)所知的行星系統(tǒng)只有太陽(yáng)系這個(gè)“孤本”，這極大限制了對(duì)該問(wèn)題的研究。自1995年發(fā)現(xiàn)繞類(lèi)太陽(yáng)恒星的第一顆系外行星（獲2019年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)）以來(lái)，已知系外行星的數(shù)量呈爆發(fā)式增長(zhǎng)，促進(jìn)了該領(lǐng)域的飛速發(fā)展，并使之成為目前天文學(xué)最活躍的前沿方向之一。系外行星研究一個(gè)非常出人意料的結(jié)果是，已發(fā)現(xiàn)的行星系統(tǒng)大多與太陽(yáng)系行星的性質(zhì)和軌道分布迥異，并呈現(xiàn)出驚人的多樣性。這些發(fā)現(xiàn)極大地挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的行星形成理論，同時(shí)也給回答行星系統(tǒng)的起源問(wèn)題帶來(lái)了前所未有的機(jī)遇。近十年來(lái)，美國(guó)宇航局（NASA）的開(kāi)普勒衛(wèi)星用凌星法（行星掩食恒星）搜尋到了數(shù)千顆系外行星，為相關(guān)領(lǐng)域的研究帶來(lái)了一場(chǎng)革命。這些海量發(fā)現(xiàn)引領(lǐng)了系外行星前沿研究的一個(gè)重大趨勢(shì)，即利用大樣本觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)地研究行星及其宿主恒星分布的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，繼而深入理解行星形成和演化的物理機(jī)制和環(huán)境。
圖1. 已知的系外行星的質(zhì)量-軌道半徑分布。不同顏色的點(diǎn)代表不同方法發(fā)現(xiàn)的行星：地基望遠(yuǎn)鏡凌星（紫色），開(kāi)普勒衛(wèi)星凌星（藍(lán)色），視向速度法（橙色），地基望遠(yuǎn)鏡微引力透鏡法（綠色），直接成像法（褐色）。實(shí)線(xiàn)表示各方法探測(cè)的靈敏區(qū)間，綠色的虛線(xiàn)表示未來(lái)空間望遠(yuǎn)鏡微引力透鏡法的預(yù)計(jì)探測(cè)區(qū)間。小圖標(biāo)標(biāo)識(shí)了太陽(yáng)系八大行星。
近日，清華大學(xué)天文系助理教授祝偉與合作者發(fā)表了關(guān)于系外行星統(tǒng)計(jì)和理論意義的長(zhǎng)篇綜述，評(píng)述了近年來(lái)行星統(tǒng)計(jì)研究方面的重要進(jìn)展。文章重點(diǎn)討論了軌道半徑較短（短于約日地距離）的行星的分布情況，這是開(kāi)普勒衛(wèi)星的主要探測(cè)區(qū)間（圖1）。綜述文章還討論并總結(jié)了視向速度法和微引力透鏡法等其他探測(cè)方法對(duì)軌道半徑較長(zhǎng)的行星的研究結(jié)果，以及微引力透鏡法發(fā)現(xiàn)的流浪行星族群的觀(guān)測(cè)和理論意義。文章全面梳理了系外行星領(lǐng)域的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，并探討了其對(duì)行星系統(tǒng)形成和演化的理論意義。最后，文章展望了該領(lǐng)域未來(lái)有望取得突破的研究方向。
這篇題為“系外行星統(tǒng)計(jì)及其理論意義“（Exoplanet Statistics and Theoretical Implications）的綜述文章于2021年9月8日在線(xiàn)發(fā)表于《天文學(xué)和天體物理學(xué)年評(píng)》（Annual Review of Astronomy and Astrophysics）。祝偉教授為第一作者，北京大學(xué)科維理天文與天體物理研究所東蘇勃研究員為該綜述論文的共同作者和通訊作者。
論文鏈接：
https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-astro-112420-020055
供稿：天文系
編輯：李華山
審核：呂婷
