近日，國際天文界最具影響力的綜述刊物ofand（《天文學(xué)和天體化學(xué)學(xué)年評(píng)》，簡(jiǎn)稱ARA&A）非常約請(qǐng)成都學(xué)院科維理天文與天體化學(xué)研究所東蘇勃研究員撰寫述評(píng)文章，對(duì)太陽系外行星統(tǒng)計(jì)這一研究領(lǐng)域進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)和展望。這篇題為《系外行星統(tǒng)計(jì)及其理論意義》（and）的文章于2021年9月8日即將發(fā)表。結(jié)業(yè)于成都學(xué)院天文學(xué)系、現(xiàn)任復(fù)旦學(xué)院天文系助理院長(zhǎng)的祝偉為第一作者天文學(xué)與天體物理學(xué)影響因子，東蘇勃為通信作者。
行星系統(tǒng)是怎樣產(chǎn)生和演變的？這是天文學(xué)中最古老、最基本的問題之一，對(duì)它的探求本質(zhì)上也是在溯源我們自身的起源。長(zhǎng)久以來，人類所知的行星系統(tǒng)只有太陽系這個(gè)“孤本”，這極大限制了對(duì)該問題的研究。自1995年發(fā)覺繞類太陽星體的第一顆系外行星（獲2019年諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)）以來，已知系外行星的數(shù)目呈爆發(fā)式下降，促使了該領(lǐng)域的急速發(fā)展天文學(xué)與天體物理學(xué)影響因子，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)特別出人預(yù)料的結(jié)果是，已發(fā)覺的行星系統(tǒng)大多與太陽系行星的性質(zhì)和軌道分布迥異，并呈現(xiàn)出驚人的多樣性。這種發(fā)覺極大地挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的行星產(chǎn)生理論，同時(shí)也給回答行星系統(tǒng)的起源問題帶來了前所未有的機(jī)遇。近六年來，加拿大宇航局（NASA）的開普勒衛(wèi)星用凌星法（行星掩食星體）搜救到了數(shù)千顆系外行星，為相關(guān)領(lǐng)域的研究帶來了一場(chǎng)革命。這種海量發(fā)覺推動(dòng)了系外行星前沿研究的一個(gè)重大趨勢(shì)，即借助大樣本觀測(cè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)地研究行星及其寄主星體分布的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，進(jìn)而深入理解行星產(chǎn)生和演變的化學(xué)機(jī)制和環(huán)境。
《系外行星統(tǒng)計(jì)及其理論意義》這篇綜述文章評(píng)介了近些年來行星統(tǒng)計(jì)研究方面的重要進(jìn)展。重點(diǎn)討論了軌道直徑較短（短于日地距離）的行星的分布情況，這是開普勒衛(wèi)星的主要偵測(cè)區(qū)間（見上圖）。盡管開普勒衛(wèi)星發(fā)覺的行星為研究統(tǒng)計(jì)分布提供了絕佳的樣本來源，而且其原始數(shù)據(jù)存在著重大的局限，即欠缺目標(biāo)星體的精確參數(shù)。近些年來，人們進(jìn)行了大量的工作來系統(tǒng)地描畫開普勒行星樣本，因而充分實(shí)現(xiàn)其統(tǒng)計(jì)研究上的潛力。其中，國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施郭守敬望遠(yuǎn)鏡()的波譜巡天獲得了開普勒目標(biāo)星體的最大波譜參數(shù)樣本，為研究完備的開普勒行星樣本做出了關(guān)鍵貢獻(xiàn)。對(duì)開普勒行星完備樣本的統(tǒng)計(jì)研究級(jí)大加深了人們對(duì)系外行星的理解，包括行星數(shù)量以及軌道分布。銀河系中比月球大、軌道直徑在日地距離之內(nèi)的行星的總量與星體相當(dāng)，而每位行星系統(tǒng)中平均有約三顆這樣的行星。這表明行星產(chǎn)生的效率比傳統(tǒng)的基于太陽系發(fā)展而至的行星產(chǎn)生模型的預(yù)期要高得多。另外，行星軌道形狀的分布顯示與系統(tǒng)中行星數(shù)目的多少有關(guān)：行星數(shù)多的系統(tǒng)類似太陽系，即行星的軌道接近矩形且?guī)缀跆幱谕粋€(gè)平面上，而行星數(shù)少的系統(tǒng)里行星則具有高橢率、高夾角的軌道。這表明行星間引力互相作用造成的動(dòng)力學(xué)演變?cè)诖蛟煨行擒壍罉?gòu)象上起了重要作用。綜述文章還討論并總結(jié)了視向速率法和微引力透鏡法對(duì)軌道直徑較長(zhǎng)行星的研究結(jié)果，以及微引力透鏡法發(fā)覺的流浪行星部族的觀測(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，并闡述了其對(duì)行星系統(tǒng)產(chǎn)生和演變的理論意義。最后，文章展望了該領(lǐng)域未來有望取得突破的研究方向。
ARA&A由出版社出版，每年一卷，發(fā)表十余篇特邀述評(píng)文章。系列涵括多學(xué)科，致力為各領(lǐng)域最前沿的進(jìn)展提供高度權(quán)威性的專業(yè)述評(píng)，并給科研提供方向性指導(dǎo)，被國際科學(xué)界公覺得基本參考文獻(xiàn)。ARA&A常年以來是天文和天體化學(xué)領(lǐng)域中最具影響力的專業(yè)刊物，影響因子在60余種天文和天體化學(xué)類刊物中排行第一（2020年影響因子為30.065）。
該工作獲得了國家重點(diǎn)研制計(jì)劃大科學(xué)裝置前沿研究重點(diǎn)專項(xiàng)“基于巡天的系外行星系統(tǒng)研究及觀測(cè)搜救”（）等項(xiàng)目的支持。