系外行星与行星形成是天文学中探索宇宙生命可能性和理解太阳系起源的前沿交叉领域。它旨在回答两个根本性问题：行星系统是如何从星际尘埃和气体中诞生的？银河系中是否存在类似地球、适宜生命繁衍的星球？浙江大学天文研究所将该方向列为重点发展领域之一，由刘倍贝研究员和杨海峰研究员领衔，组建了一支横跨行星系统形成、演化与探测的研究团队。团队致力于结合前沿理论、高性能数值模拟与多波段观测（尤其是射电与光学波段），从原行星盘的初始条件到成熟行星系统的最终构型，系统性地揭示行星世界的诞生与多样性。
本方向的研究贯穿行星系统“从摇篮到成熟”的全过程，主要涵盖以下两大核心领域：
1. 行星系统的形成与早期演化
该方向由杨海峰研究员主导，聚焦于行星的“摇篮”——原行星盘，致力于揭示尘埃生长、行星胚胎形成及盘与行星相互作用的物理过程。
原行星盘中的尘埃物理：开创性地利用（亚）毫米波段尘埃自散射偏振这一独特探针，精确测量原行星盘中尘埃颗粒的尺寸分布、空间沉降（标高）及生长时标。这些观测为理解“行星籽”（星子）如何从微米级尘埃生长为千米级行星胚胎提供了关键约束，直接检验经典的行星形成理论。
原行星盘磁场与动力学：深入研究磁场在原行星盘结构、质量传输（吸积与盘风）及演化中的关键作用。一方面，创新性地提出利用光学/近红外波段散射偏振探测盘表面磁场的全新方法；另一方面，通过非理想磁流体力学模拟，研究磁场驱动下的盘风如何影响盘的尺度、演化轨迹以及内部物质的输运。
盘内结构与环境：通过高分辨率ALMA偏振与强度成像，研究原行星盘中的环、缝、螺旋等子结构，探讨其与正在形成的行星之间的动力学相互作用，以及湍流等物理过程对行星形成环境的影响。
2. 系外行星的探测、表征与系统动力学
该方向由刘倍贝研究员主导，关注成熟行星系统的探测方法、行星物理性质及其整体动力学架构。
系外行星探测与搜寻：利用凌星法（如TESS任务）、径向速度法、直接成像法等多种技术，搜寻太阳系外行星，特别是类地行星和位于宜居带的星球。
行星性质与大气表征：通过分析凌星光谱（如借助JWST），研究系外行星的大气成分、温度结构、云层及可能的生物标志物，迈向“识别另一个地球”的终极目标。
行星系统动力学与稳定性：研究多行星系统的轨道构型、共振机制、长期动力学演化及稳定性，探讨行星-行星散射、潮汐作用等过程如何塑造我们观测到的系统多样性。
团队采用 “多波段观测、理论模型与高性能数值模拟”三位一体的研究范式，形成从微观物理到宏观系统的完整研究链条。
观测方面：深度参与并主导利用阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵（ALMA） 进行的高分辨率、多波段（尤其是偏振）观测，同时利用VLT/SPHERE等顶级光学设备，以及TESS、JWST等空间望远镜，实现对原行星盘与系外行星的多维度、高灵敏度探测。
理论模拟方面：发展并运用从微观的辐射转移模拟、尘埃生长模型，到宏观的行星形成N体模拟、磁流体力学模拟等一系列先进计算工具，依托研究所 “星河”高性能异构计算平台，实现对复杂物理过程的自洽模拟和理论预言。
技术革新方面：团队在偏振观测的理论与应用方面具有鲜明特色。杨海峰研究员提出的“尘埃自散射”理论革新了ALMA偏振数据的解读方式，并将其发展为探测尘埃性质的新标准工具；其提出的光学/近红外偏振磁探针技术，则为攻克原行星盘磁场直接探测这一世界性难题开辟了全新路径。
通过上述研究，我们旨在：
揭示原行星盘中尘埃生长、沉降和星子形成的关键物理过程与时间尺度，构建更完善的行星形成理论。
实现对原行星盘磁场的首次直接探测，厘清磁场在驱动盘演化与塑造行星形成环境中的核心作用。
发现并表征新的系外行星系统，特别是类地行星，并深入研究其大气物理与化学性质。
理解行星系统的整体动力学演化规律，揭示太阳系在银河系中的普遍性与特殊性。
培养具备处理海量观测数据、发展前沿理论模型和运行大型数值模拟能力的交叉学科创新人才，为国家在深空探测与大科学装置应用方面的战略需求提供核心科学支撑。
系外行星与行星形成领域连接着恒星物理学、星系化学演化乃至天体生物学，是回答“我们是否孤独”这一人类永恒疑问的科学前沿。浙江大学天文研究所该方向团队正致力于在此激动人心的领域取得从“摇篮”到“家园”的系列突破，期待与全球同行携手，共同揭开系外世界的奥秘。
