1995年10月，天文學(xué)家首次在一顆類(lèi)太陽(yáng)恒星周?chē)綔y(cè)到行星“飛馬座51b”，這一發(fā)現(xiàn)徹底顛覆了人類(lèi)對(duì)行星系統(tǒng)的傳統(tǒng)認(rèn)知。這顆氣態(tài)巨行星的軌道半徑僅為地球與太陽(yáng)距離的二十分之一，比水星更靠近其宿主恒星。如此極端的軌道位置，與太陽(yáng)系中氣態(tài)巨行星分布于外太陽(yáng)系的規(guī)律形成鮮明對(duì)比，迫使科學(xué)家重新審視行星形成理論。

南京大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院謝基偉教授指出，傳統(tǒng)行星形成理論以“雪線(xiàn)”概念為核心——在太陽(yáng)系中，火星與木星之間的小行星帶區(qū)域因溫度適宜，水冰能夠凝結(jié)形成固態(tài)核心，進(jìn)而吸附氣體形成巨行星。而雪線(xiàn)以?xún)?nèi)由于恒星輻射強(qiáng)烈，難以積累足夠物質(zhì)形成大型行星。飛馬座51b的出現(xiàn)，如同在恒星旁放置了一個(gè)“大雪球”，其存在本身便是對(duì)經(jīng)典理論的挑戰(zhàn)。

為解釋這一矛盾，天文學(xué)界提出了“熱木星”概念。這類(lèi)行星雖具有與木星相似的氣態(tài)結(jié)構(gòu)，卻因極端靠近恒星而處于潮汐鎖定狀態(tài)——一面永遠(yuǎn)朝向恒星，另一面則處于永恒黑暗。謝基偉團(tuán)隊(duì)的研究揭示，熱木星并非直接形成于當(dāng)前軌道，而是通過(guò)三種可能的機(jī)制從更遠(yuǎn)距離遷移而來(lái)：原行星盤(pán)與行星的相互作用（盤(pán)遷移模型）、行星間引力散射（散射遷移模型），以及長(zhǎng)期混沌的軌道演化。

2023年，該團(tuán)隊(duì)基于74顆熱木星的觀測(cè)數(shù)據(jù)，首次證實(shí)熱木星的出現(xiàn)率隨恒星年齡增長(zhǎng)而下降。這一發(fā)現(xiàn)解釋了為何1999年哈勃望遠(yuǎn)鏡在球狀星團(tuán)中未探測(cè)到熱木星——這些星團(tuán)中的恒星年齡普遍超過(guò)百億年，即便曾存在熱木星，也早已被恒星潮汐力撕裂吞噬。近期，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步擴(kuò)大樣本至123顆熱木星，通過(guò)中國(guó)郭守敬望遠(yuǎn)鏡與歐洲“蓋亞”探測(cè)器的聯(lián)合觀測(cè)，得出更精確的定量結(jié)論：熱木星的出現(xiàn)率以20億年為拐點(diǎn)，呈現(xiàn)“前慢后快”的分段衰減趨勢(shì)。

研究還首次區(qū)分了熱木星的兩大族群：“早來(lái)族”與“晚來(lái)族”。前者約占六成，在恒星形成初期便完成遷移；后者則通過(guò)長(zhǎng)期混沌機(jī)制，在數(shù)十億年尺度上逐漸靠近恒星。值得注意的是，“晚來(lái)族”更傾向于出現(xiàn)在金屬豐度較高的恒星周?chē)臆壍烂媾c恒星自轉(zhuǎn)軸存在顯著夾角。謝基偉解釋?zhuān)阈侵械慕饘僭兀ū葰浜秃ぶ氐脑兀┲饕獊?lái)自上一代恒星爆炸后的殘余物質(zhì)，因此金屬豐度高的恒星通常形成較晚，這一特征為“長(zhǎng)期混沌”機(jī)制提供了關(guān)鍵證據(jù)。

目前，人類(lèi)已確認(rèn)的系外行星超過(guò)6000顆，其中數(shù)百顆屬于熱木星。謝基偉團(tuán)隊(duì)的研究不僅優(yōu)化了遷移模型，還為預(yù)測(cè)恒星周?chē)鸁崮拘堑拇嬖谔峁┝死碚撘罁?jù)。盡管熱木星與地球環(huán)境迥異，但研究其被恒星潮汐鎖定、逐步耗散的過(guò)程，有助于推測(cè)太陽(yáng)進(jìn)入紅巨星階段后，水星、金星與地球的潛在命運(yùn)。

該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將研究擴(kuò)展至巖質(zhì)行星領(lǐng)域，通過(guò)分析恒星系統(tǒng)中類(lèi)地行星的形成與演化，既可“預(yù)見(jiàn)”地球的未來(lái)，也為尋找宜居行星提供線(xiàn)索。隨著中國(guó)空間望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目的推進(jìn)，未來(lái)將擁有更強(qiáng)大的工具探測(cè)系外行星，揭開(kāi)更多行星演化的奧秘。