汲曉奇

謝基偉，2002～2011年在南京大學(xué)天文系完成本碩博學(xué)習(xí)，其中2008～2010在佛羅里達(dá)大學(xué)博士聯(lián)合培養(yǎng)。博士畢業(yè)后，2011～2013在多倫多大學(xué)天文與天體物理學(xué)系進(jìn)行博士后研究。2013年年底回國(guó)，現(xiàn)任職于南京大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院副教授。目前主要從事太陽(yáng)系外行星的理論和觀測(cè)工作。曾獲2010年首屆教育部博士研究生學(xué)術(shù)新人獎(jiǎng)，2012年江蘇省優(yōu)秀博士論文，2013年全國(guó)優(yōu)秀博士論文。在國(guó)際期刊核心期刊發(fā)表scI論文30余篇，引用500余次。

近期，南京大學(xué)副教授謝基偉等我國(guó)科研人員利用中科院國(guó)家天文臺(tái)郭守敬望遠(yuǎn)鏡（LAMOST）的觀測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)系外行星軌道分布的規(guī)律，解開了長(zhǎng)久以來(lái)困擾天文研究者的系外行星軌道形狀之謎，相關(guān)研究論文于2016年9月26號(hào)發(fā)表在《美國(guó)科學(xué)院院刊》（PNAS）。

這一重大發(fā)現(xiàn)引起國(guó)際天文學(xué)界的關(guān)注，也被各大媒體爭(zhēng)相報(bào)道。

太陽(yáng)系外行星軌道分布到底有什么規(guī)律7這個(gè)謎底對(duì)人類又有什么幫助？日前，記者專訪了謝基偉。

緣起于星際的浪漫情懷

“從1995年發(fā)現(xiàn)第一顆太陽(yáng)系外行星開始，人類發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)的系外行星目前已經(jīng)超過(guò)3500顆了。行星作為宇宙中最基本的天體之一，承載著人類對(duì)揭開生命起源和尋找地外生命的強(qiáng)烈愿望。”謝基偉談及遙不可及的系外行星，卻別有一番浪漫情懷。

謝基偉所學(xué)的專業(yè)是天體力學(xué)與天體測(cè)量，研究方向?yàn)樘?yáng)系外行星。作為美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)天文學(xué)系與南京大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)的博士，謝基偉在美國(guó)學(xué)習(xí)研究了幾年，2011年從南京大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院博士畢業(yè)后，為了繼續(xù)充實(shí)自己，他又來(lái)到加拿大多倫多大學(xué)天文系做博士后研究。

博士后期間，謝基偉主要從事Kepler衛(wèi)星資料處理研究，通過(guò)分析Kepler數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)了五十多顆系外行星。這些新的發(fā)現(xiàn)獲得了權(quán)威機(jī)構(gòu)美國(guó)航天局（NASA）的認(rèn)可和報(bào)道，也得到了國(guó)際科學(xué)媒體的廣泛關(guān)注。

無(wú)論在美國(guó)，還是在加拿大，與以往完全不同性格的同學(xué)在一起，謝基偉感受到了另一種文化和氛圍。那種狂放的、自我的張揚(yáng)，融合著謝基偉在導(dǎo)師熏陶下形成的沉穩(wěn)內(nèi)斂，競(jìng)?cè)慌鲎渤鲆庀氩坏降男Ч?。謝基偉通過(guò)對(duì)感興趣的方向進(jìn)行深入研究工作，來(lái)抒發(fā)內(nèi)心的情懷和澎湃的激情。

“最好的研究首先源于興趣”，懷揣著緣起于星際的浪漫情懷，謝基偉的研究成果不斷取得突破，這名年輕的天文研究工作者也一次又一次地得到了同行的關(guān)注和認(rèn)可。

“自2005年本科大三以來(lái)，我一直對(duì)太陽(yáng)系外行星有濃厚的興趣。圍繞著系外行星，我的研究包括行星形成理論分析，行星形成數(shù)值模擬、行星探測(cè)發(fā)現(xiàn)以及大數(shù)據(jù)分析行星性質(zhì)。系外行星是一個(gè)內(nèi)容十分豐富、交叉性很強(qiáng)的研究領(lǐng)域。它里面不僅有深?yuàn)W的動(dòng)力學(xué)理論，又有精彩直觀的電腦模擬，還有嘆為觀止的探測(cè)技術(shù)等?！标P(guān)于系外行星，謝基偉侃侃而談。

2013年底，滿載學(xué)術(shù)成果與科研預(yù)期的謝基偉回到南京大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院任職，以全新的身份續(xù)寫著與南京大學(xué)的緣分?；貒?guó)后不久，2014年春天，謝基偉申請(qǐng)了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目——《太陽(yáng)系外行星的凌星時(shí)刻變化研究》，經(jīng)過(guò)兩年的科研工作，該項(xiàng)目取得重大進(jìn)展，與此同時(shí)，一項(xiàng)一直困擾著天文科研工作者的謎題也正在揭開神秘面紗。

揭開系外行星軌道分布的謎底

1995年，天文學(xué)家用視向速度法發(fā)現(xiàn)了圍繞主序恒星的第一顆太陽(yáng)系外行星（簡(jiǎn)稱系外行星）51Pegb，拉開了系外行星研究的序幕。截至現(xiàn)在，發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)的系外行星已超過(guò)3500顆，其中很大一部分都是最近幾年由美國(guó)宇航局（NASA）的開普勒（Kepler）衛(wèi)星用凌星法發(fā)現(xiàn)的。然而，僅通過(guò)Kepler衛(wèi)星本身的零星數(shù)據(jù)對(duì)了解系外行星的性質(zhì)有很大局限性，其中Kepler數(shù)據(jù)不能直接測(cè)量的一個(gè)基本性質(zhì)就是行星軌道的形狀，即偏心率。

“偏心率取值0到1之間，值越大則軌道越偏離圓形。95%以上的Kepler行星軌道偏心率還是未知的?！敝x基偉介紹，軌道偏心率對(duì)了解行星系統(tǒng)的形成至關(guān)重要。

“太陽(yáng)系的8大行星的偏心率非常小，軌道大都是近圓形（平均值0.06）且?guī)缀踉谝粋€(gè)平面上（軌道平均相對(duì)傾角只有3度左右）。幾百年前，康德和拉普拉斯受到太陽(yáng)系行星近圓、共面軌道分布規(guī)律的啟發(fā)，提出了行星系統(tǒng)在盤上誕生的學(xué)說(shuō)。該學(xué)說(shuō)逐步發(fā)展成當(dāng)今行星形成的‘標(biāo)準(zhǔn)模型。但是最初用視向速度方法發(fā)現(xiàn)的上百顆系外行星的軌道形狀分布出乎人們的意料。它們大多數(shù)的軌道都是偏心率很大的橢圓（平均偏心率達(dá)到0.3），與太陽(yáng)系的行星迥然不同，挑戰(zhàn)了‘標(biāo)準(zhǔn)模型，也成了一直以來(lái)困擾天文研究者的謎題?！敝x基偉繼續(xù)介紹道。

說(shuō)到謎題的解決，不得不提一件十分重要的工具，可以說(shuō)它是研究中的一大功臣——郭守敬望遠(yuǎn)鏡（LAMOST）。

作為世界上光譜獲取能力最高的望遠(yuǎn)鏡，近幾年來(lái)，中科院國(guó)家天文臺(tái)郭守敬望遠(yuǎn)鏡（LAMOST）在Kepler，_星觀測(cè)天區(qū)得到了數(shù)萬(wàn)條光譜，其中包括數(shù)百個(gè)行星的宿主恒星。通過(guò)與其他高精度方法（如星震學(xué)和高分辨率光譜）的比較論證，謝基偉等發(fā)現(xiàn)LAMOST光譜對(duì)恒星基本屬性的測(cè)量結(jié)果非?？煽?，達(dá)到相當(dāng)高的精度。他們意識(shí)到LAMOST數(shù)據(jù)可以用來(lái)解開太陽(yáng)系外行星軌道偏心率的謎題。

拿到了“合手”的“武器”，謝基偉做好了打漂亮仗的準(zhǔn)備：“我們分析了近700顆具有LAMOsT宿主恒星參數(shù)的Kepler行星樣本，結(jié)合LAMOST的光譜數(shù)據(jù)和Keplerq3星觀測(cè)到的凌星光變曲線，得到了這些行星的軌道偏心率和傾角的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律。最終發(fā)現(xiàn)約八成的行星軌道都如同太陽(yáng)系，平均偏心率小于0.1，軌道為近圓形：只有兩成左右的行星偏心率較大，顯著地偏離了原軌道?！苯鼒A軌道的普遍性意味著行星形成的“主旋律”應(yīng)該是“溫和”的，而造成高偏心率軌道的劇烈行星軌道演化過(guò)程只是“少數(shù)派”。

謝基偉說(shuō)：“系外行星軌道形狀謎底的解開對(duì)理解行星形成演化提供了重要的線索。此外，這個(gè)謎底也告訴我們，從軌道形狀角度看，太陽(yáng)系在宇宙中是具有代表性的。這種代表性某種程度上也增強(qiáng)了人類尋找另一個(gè)地球和地外生命的信心”。

大有可為的太陽(yáng)系外行星研究

而從上世紀(jì)末到現(xiàn)在短短的二十多年中，人類通過(guò)各種探測(cè)方法已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了數(shù)千顆太陽(yáng)系外行星。很多行星是太陽(yáng)系中不存在的新種類，比如熱木星、超級(jí)地球以及雙星系統(tǒng)中的行星等。一個(gè)嶄新的、豐富多樣的行星世界正逐步展現(xiàn)在人類面前。

系外行星從被發(fā)現(xiàn)開始便一躍成為國(guó)際科學(xué)的一大熱點(diǎn)。2005年和2015年的邵逸夫天文獎(jiǎng)都給頒了系外行星。國(guó)際上最頂尖的地面和太空望遠(yuǎn)鏡都把系外行星作為今后的主要和重要科學(xué)目標(biāo)。謝基偉說(shuō)：“我很幸運(yùn)，我生活、工作在這個(gè)系外行星的黃金時(shí)期，我更期待通過(guò)這些國(guó)際大項(xiàng)目、新設(shè)備，做出讓人興奮的科學(xué)研究成果。”

據(jù)謝基偉介紹，我國(guó)的系外行星研究起步較晚，但是最近幾年發(fā)展迅速，越來(lái)越多的中國(guó)人的名字出現(xiàn)在系外行星研究領(lǐng)域。我國(guó)的大型天文設(shè)備，如現(xiàn)在的郭守敬望遠(yuǎn)鏡，以及正在規(guī)劃建設(shè)的十二米大口徑望遠(yuǎn)鏡，也都將系外行星納入為重要科學(xué)目標(biāo)。在高校從事天文研究和教學(xué)的謝基偉，當(dāng)前的工作目標(biāo)就是用中國(guó)的設(shè)備在系外行星領(lǐng)域做出一流的科學(xué)工作，同時(shí)培養(yǎng)更多從事系外行星研究的人才。

回首來(lái)時(shí)路，14年來(lái)，謝基偉穩(wěn)扎穩(wěn)打又不失浪漫情懷地走到今天，并收獲累累碩果，最重要的體會(huì)便是——仰望星空，腳踏實(shí)地?；蛟S，這也正是科學(xué)研究的真諦——只有心懷遠(yuǎn)大的理想，踏踏實(shí)實(shí)地進(jìn)行科學(xué)研究，才終能收獲一片璀璨的星空。