近日，科研人员基于我国郭守敬望远镜（LAMOST）巡天数据，同时结合Gaia和TESS等国际观测数据，系统构建了TESS大样本恒星及行星的运动学星表。这份详尽的“户口本” 不仅对544颗系外行星宿主恒星在内的约 66 万颗 TESS 恒星进行了银河系运动学性质的刻画，还发布了包含近8千颗双星的轨道与运动学信息。该项成果以“PAST. VIII: Kinematic Characterization and Identification of Radial Velocity Variables for the LAMOST-Gaia-TESS Stars”为标题于2025年11月14日发表于国际知名期刊《天体物理学增刊》。

本研究的第一作者为南京大学博士一年级研究生武迪，通讯作者为中山大学陈迪昌副教授与南京大学谢基伟教授。合作者还包括南京大学的周济林教授、意大利帕多瓦大学的王海峰博士、北京师范大学的宗伟凯副教授、北京大学的东苏勃教授与中国科学院国家天文台的向茂盛研究员和罗阿理研究员。

为什么我们需要这份“户籍档案”？

自 1995 年人类首次发现围绕类太阳恒星运行的系外行星以来，系外行星的发现就进入快车道。短短三十年，人类已确认的行星数量已激增至6000余颗，其分布范围也从太阳附近逐步扩展至整个银河系更广阔的区域。这些行星系统的结构和特征及其与宿主恒星性质、年龄和所属银河系环境的关系是理解行星形成与演化的关键。

TESS（Transiting Exoplanet Survey Satellite，凌星系外行星巡天卫星）作为Kepler系外行星空间探测任务的继任者，通过“凌星法”对全天区进行扫描，专注搜寻近邻亮星周围的行星，迄今已发现超过7000颗候选体。其近距离样本的优势，为识别银河系子结构（如星流、星协等）提供了独特机遇，同时TESS 的全天巡天能力使得对银河系不同区域、不同恒星族群中行星系统的普查成为可能。然而，TESS恒星的运动学属性迄今仍缺乏系统性的刻画。构建一个高精度、匀质的大样本运动学星表，是开展银河系大背景下行星普查研究的基础。

三大巡天联手，构建运动学与化学性质星表

研究团队通过结合 Gaia DR3 的高精度天体测量数据与 LAMOST DR10 的匀质大样本光谱参数，利用团队系列研究中修正的运动学方法(见文后参考文献)，计算得到约66万颗TESS恒星（包括544颗行星宿主星）的运动学信息，包括了每颗恒星在银河系的三维位置、速度、轨道角动量、作用量等参数，并将其划分为薄盘、厚盘、晕以及12个邻近星流（如Arcturus、Hercules等）等不同银河系组分 。同时也归纳了它们的物理学参数（如有效温度、金属丰度等），构建了目前对TESS恒星的最完备的匀质运动学星表，为在银河系背景下开展系外行星研究提供新的数据基础。

对星表性质的初步分析表明，不同族群的恒星展现出截然不同的运动学和化学特性（图1）：薄盘恒星年轻、金属丰度高、运动温和；厚盘恒星年老、金属丰度低、运动剧烈；晕族恒星则最为年老，运动速度最高。

图1：不同银河系组分的恒星的Toomre图，上图包含了薄盘、厚盘和银晕，下图包含了12种星流。

热行星更“偏爱”年轻薄盘，厚盘中难觅热木星踪迹

研究团队分析了样本中的544颗行星宿主恒星，发现绝大多数（84.7%）的TESS行星宿主都属于年轻的银河系薄盘（图2）。同时，轨道周期小于10天的“热行星”（以热木星为主）尤其偏爱薄盘恒星。相比之下，在更为年老、运动更剧烈的厚盘恒星周围，样本中未探测到任何热木星。这也印证了此前的研究结论：热木星明显更“青睐”年轻的恒星。相比之下，厚盘恒星通常年龄更大、金属丰度更低，其环境本身就不利于热木星的形成，导致热木星在其中的数量远少于场星。即便有少量热木星得以形成，在漫长的演化过程中，它们也终将因潮汐作用被宿主恒星吞噬。

图2：TESS行星候选体的周期-半径分布。不同颜色代表其宿主恒星所属的银河系成分（蓝：薄盘；红：厚盘；黄：星流）。

捕捉速度的变化：发现变星及双星

借助LAMOST中分辨率巡天的时域数据，团队通过系统分析恒星的视向速度变化，在TESS恒星样本中识别出41445颗视向速度表现出显著变化的变星，其中包括7846颗双星候选体，并进一步拟合得到了双星候选体的轨道周期、偏心率、质量函数等关键轨道参数。

过去，双星的运动学刻画一直是个难题，因为伴星的引力干扰使得恒星的“真实”视向速度难以测量。而本研究成功获取了这批双星的系统速度，进而对其进行了运动学刻画，发布了同时包含轨道参数和运动学性质的大样本双星星表。

双星的轨道特性为恒星演化提供了观测证据。研究发现，双星的轨道偏心率与周期存在显著正相关：周期短的系统轨道更接近圆形（图3），清晰体现了“潮汐圆化”效应，为后续研究双星潮汐演化奠定了数据基础。此外，该搜寻和刻画双星的方法未来也可以用于包括LAMOST、SDSS等大规模巡天最新的海量时序数据，为研究双星及其周围的行星系统构建更为牢靠的数据基础。

图3：轨道拟合较好的双星样本的偏心率-周期分布（左）和质量比-周期分布（右）。

构建行星系统演化全景图：“穿越”计划持续探索

该成果是“行星的空间分布和年龄演化”（Planets Across Space and Time，英文简称为PAST，中文简称“穿越”）系列研究成果论文的第8篇（PAST-8），为后续进一步对行星系统以及双星系统的统计研究提供了又一个重要数据库。“穿越”计划旨在建立行星系统的“时空演化图谱” ，揭示驱动各种行星族群形成和演化的内在机制，以及其与银河系形成演化的深层关联。该计划依托LAMOST大样本巡天优势，以Kepler望远镜数据为基础构建了包含数千颗系外行星的时空数据库（PAST-1: Chen et al. 2021 ApJ;PAST-2: Chen et al. 2021 AJ），并在此基础上开展了各种族群行星系统的普查和统计研究 (PAST-3: Chen et al. 2022 AJ;PAST-4: Yang et al. 2023AJ), 并在揭示热木星和极短周期行星的演化规律方面已取得了重要研究成果（PAST-5: Chen et al. 2023 PNAS;PAST-6: Tu et al. 2025 Nature Astronomy;PAST-7: Chen et al. 2025 Nature Astronomy）。此次PAST-8发布的LAMOST–Gaia–TESS星表，不仅为后续统计研究提供了新TESS天区的数据库，也为检验和推广之前基于Kepler天区数据得到的结果提供了机会。

该项研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金以及LAMOST重大成果培育项目的支持。

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成果论文链接：

"PAST-8"：Wu D.;Chen,D.-C.; Xie,J.-W.;et al. Planets Across Space and Time (PAST). VIII. Kinematic Characterization and Identification of Radial Velocity Variables for the LAMOST–Gaia–TESS Stars. ApJS. 281,36 (2025). https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4365/ae0d85

更多 “穿越”系列研究成果：

1."PAST-1"：Chen,D.-C.; Xie,J.-W.;Zhou,J.-L.; et al. Planets Across Space and Time (PAST). I. Characterizing the memberships of Galactic components and stellar ages: revisiting the kinematic methods and applying to planet host stars. ApJ. 909,115 (2021). https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/abd5be

2."PAST-2"：Chen,D.-C.;Yang,J.-Y.; Xie,J.-W.;et al. Planets Across Space and Time (PAST). II. Catalog and analyses of the LAMOST-Gaia-Kepler stellar kinematic properties. AJ. 162,100 (2021). https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ac0f08

3."PAST-3"：Chen,D.-C.; Xie,J.-W.;Zhou,J.-L.; et al., Planets Across Space and Time (PAST). III. Morphology of the planetary radius valley as a function of stellar age and metallicity in the Galactic context revealed by the LAMOST-Gaia-Kepler sample. AJ. 163,249 (2022). https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ac641f

4."PAST-4"：Yang,J.-Y.;Chen,D.-C.; Xie,J.-W.;et al., Planets Across Space and Time (PAST). IV. The occurrence and architecture of Kepler planetary systems as a function of kinematic age revealed by the LAMOST-Gaia-Kepler sample. AJ. 166,243 (2023). https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ad0368

5."PAST-5"：Chen,D.-C.; Xie,J.-W.;Zhou,J.-L.; et al. The evolution of hot Jupiters revealed by the age distribution of their host stars. PNAS. 120,e2304179120 (2023). https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2304179120

6."PAST-6"：Tu,P.-W.; Xie,J.-W.; Chen,D.-C.; et al., Age dependence of the occurrence and architecture of ultra-short-period planet systems. Nature Astronomy (2025). https://www.nature.com/articles/s41550-025-02539-1

7."PAST-7"：Chen,D.-C.; Xie,J.-W.;Zhou,J.-L.; et al. The origin and tidal evolution of hot Jupiters constrained by a broken age–frequency relation. Nature Astronomy (2025). https://www.nature.com/articles/s41550-025-02693-6