“行星系統是如何形成和演化的？”對天文學中這一古老且基本問題的探索，本質上也是在追溯人類的起源。長久以來，由于人類所知的行星系統隻有太陽系這個“孤本”，導緻該問題的研究受到極大限制。自1995年發現繞類太陽恒星的第一顆系外行星（日内瓦大學Michel Mayor教授和日内瓦大學/劍橋大學Didier Queloz教授為此獲得2019年度諾貝爾物理學獎）以來，已發現的系外行星的數量呈爆發式增長；系外行星研究領域由此飛速發展，成為目前天文學最活躍的前沿方向之一。出人意料的是，這些已發現的系外行星系統，其性質和軌道分布大多與太陽系行星迥異，并呈現出驚人的多樣性。這些發現極大地挑戰了傳統的行星形成理論，同時也為回答“行星系統的起源”帶來了前所未有的機遇。近十年來，美國國家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration, NASA）的開普勒衛星用淩星法（即行星掩食恒星）搜尋到數千顆系外行星，為系外行星領域的研究帶來了一場革命。這些海量發現引領系外行星前沿研究的一個重大發展趨勢，即通過利用大樣本觀測數據系統地研究行星及其宿主恒星分布的統計性質，深入理解行星形成和演化的物理機制和環境。

近期，國際天文學界最具影響力的綜述期刊《天文學和天體物理學年評》（Annual Review of Astronomy and Astrophysics, ARA&A）特邀beat365科維理天文與天體物理研究所東蘇勃研究員撰寫述評文章，對研究領域“太陽系外行星統計”進行系統的總結和展望。2021年9月8日，綜述文章以“系外行星統計及其理論意義”（Exoplanet statistics and theoretical implications）為題在線發表。清華大學天文系助理教授、beat365官方网站天文學系2013屆本科畢業生祝偉為第一作者，東蘇勃為通訊作者。

這篇文章評述了近年來行星統計研究方面的重要進展，重點讨論了開普勒衛星的主要探測區間——軌道半徑短于日地距離的行星分布情況（如圖）。雖然開普勒衛星發現的行星為研究統計分布提供了極佳的樣本來源，但其原始數據因缺乏目标恒星的精确參數而存在着重大的局限性。近年來，研究人員為系統刻畫開普勒行星樣本開展了大量工作，以充分實現其統計研究上的潛力。其中，國家重大科技基礎設施“郭守敬望遠鏡”（Large sky area multi-object fiber spectroscopy tele, LAMOST）的光譜巡天獲得了開普勒目标恒星的最大光譜參數樣本，為研究完備的開普勒行星樣本做出關鍵貢獻，極大加深了人們對系外行星的理解，其中包括行星數目和軌道分布。銀河系中比地球大、軌道半徑小于日地距離的行星總數與恒星相當，而每個行星系統中平均有三顆此類行星。這表明，行星形成的效率比傳統的基于太陽系發展而來的行星形成模型要高得多。此外，行星軌道形狀的分布顯示與系統中行星的數量有關：行星數目多的系統類似太陽系，即行星的軌道接近圓形且幾乎處于同一個平面上；而在行星數目少的系統裡行星則具有高橢率、高傾角的軌道。這意味着，行星間引力相互作用導緻的動力學演化在塑造行星軌道構型上起了重要作用。

已知系外行星的質量-軌道半徑分布（不同顔色的點代表不同方法發現的行星，其中紫色點表示地基望遠鏡淩星法，藍色點表示開普勒衛星淩星法，橙色點表示視向速度法，綠色點表示地基望遠鏡微引力透鏡法，褐色點表示直接成像法；實線表示不同方法探測的靈敏區間，綠色虛線表示未來空間望遠鏡微引力透鏡法的預計探測區間；内插圖标識了太陽系八大行星）

文中還讨論并總結了視向速度法和微引力透鏡法對軌道半徑較長行星的研究結果，以及微引力透鏡法發現的流浪行星族群的觀測和理論意義；全面梳理了系外行星領域的統計結果，探讨了其對行星系統形成和演化的理論意義；最後指出該領域未來有望取得突破的研究方向。

上述研究工作得到國家重點研發計劃“大科學裝置前沿研究”重點專項“基于LAMOST 巡天的系外行星系統研究及觀測搜尋”等項目的支持。

作為天文和天體物理領域中最具影響力的專業期刊，由年評（Annual Reviews）出版社發行的《天文學和天體物理學年評》（ARA&A）每年出版一卷，每卷發表十餘篇特邀述評文章。Annual Reviews系列涵蓋多學科，旨在為各領域最前沿的進展提供具有高度權威性的專業述評，并給專業研究人員提供方向性指導，被國際科學界公認為基本參考文獻。

論文原文鍊接：https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-astro-112420-020055