系外行星是上世纪末天文学领域的一个重大发现。与太阳系内的行星相比,系外行星(系统)有很多不同之处。比如,大行星普遍存在较高的偏心率；热木星、热地球的出现；多行星系统中的行星有些处于“平运动”共振；行星的结构异常等。2009年Kepler太空望远镜的升空给系外行星研究带来了新的机遇。随着Kepler计划的深入,一系列惊奇的发现不断涌现。比如,Kepler首次发现了围绕两颗主序恒星运行的行星(P型行星)；大量半径较小行星的发现；紧密的多行星系统(Kepler-11)等等。此外,Kepler计划正展开对系外卫星的搜索。本文的研究正是基于这一观测背景展开的,主要包括四个方面：P型双星系统中行星的散射；P型双星系统中类地行星的形成;散射对系外卫星存活率的影响：热地球行星的内部结构。在第一章,主要介绍课题的研究背景和前人的相关研究。内容集中四个方面。1,系外行星的观测特征,重点介绍和本文相关的部分。2,多行星系统中的散射机制及其应用。3,P型行星的形成和轨道演化。4,太阳系外卫星的相关研究。在第二章,我们主要研究环双星系统中行星之间的散射。流体模拟的研究表明,行星之间的会聚迁移会引起行星-行星之间的散射。基于数值模拟,我们研究了一些双星构型下,两颗行星之间的散射,目的在于研究散射对P型行星系统构型的影响。我们发现了很多区别于单星系统的特点。比如,行星的向外迁移、偏心率分布的多样性等。基于目前观测到的一些P型行星的系统构型,我们给出散射可能的作用,并对将来的观测提出预言。在第三章,我们研究P型双星系统中可居住区类地行星的形成机制。按照行星形成的核吸积理论,P型行星的胚胎只能在某个临界半长径以外形成。然而在盘的内部,固体物质有相对高的密度,可想而知,当胚胎在这个临界区域外形成时,内部区域必然有相当数量的星子存在。这样,当气体盘消散以后(或者残存的气体盘作用不明显时),胚胎在星子盘中的迁移、生长成为可能。通过大量的数值模拟,我们发现以下几点。1、在散射作用下胚胎的“内迁”很明显。如果采用和最小星云模型类似的质量分布,行星可以在系统的可居住区内形成。2、内区星子的总质量和持续的胚胎—胚胎之间的散射是影响迁移的两个重要因素。3、胚胎的散射提供了一种自然的运水机制。我们的研究建议：P型行星探测应该关注那些可居住区靠近临界半长径的密近双星系统。在第四章,我们研究大行星散射对其卫星存活率的影响。与太阳系内的大行星相比,太阳系外的大行星有很多显著的特点,比如大偏心率行星的普遍存在热木星的出现等。目前,大行星之间的散射机制能够成功的解释这些现象。如果观测到的大行星系统的确是行星散射产物,那么如此强烈的动力学过程必然影响它们的卫星系统。这里,我们研究散射对大行星规则卫星存活率的影响。通过数值模拟,我们得到一些初步的结论。1、散射对卫星系统有着很大的破坏性；单行星系统,如果行星的偏心率很大则不是理想的卫星搜索目标。2、如果热木星是通过散射机制形成的,它们的原生卫星存在的机会很小。3、多行星系统中偏心率较小的行星很可能保有它们的原生卫星。4、在多行星系统中,如果系统确实经过了散射过程,质量大的行星不一定比质量小的行星更有可能保有卫星。在第五章,我们研究热地球行星的内部结构。我们研究了三颗超级地球CoRoT-7b、Kepler-9d和Kepler-10b的内部结构。采用适当的物态方程,主要讨论了它们的硅酸盐模型和富碳模型。因为这三颗行星都非常的靠近主星,它们内部结构简并的问题可以部分的被消除。通过分析数值结果,我们得到以下结论。1、在观测到的1σ质量—半径误差范围内,CoRoT-7b的铁核质量不超过其总质量的27%,所以它不具有类似地球的内部结构,但是它的碳模型有类似地球的核/幔质量比。2、Kepler-10b很可能具有水星一样的内部结构,它古老的年龄暗示它的高铁含量很可能是强太阳风侵蚀或者大碰撞的结果。3、虽然Kepler-9d只有“掩星”的观测结果(半径),仍然可以采用上述模型来限制它的构成和质量。最后,在第六章,我们总结全文并展望系外行星研究中的一些问题。随着观测精度的提高和观测手段的多样性,系外行星的研究将由统计到具体,由粗略到细微。系外行星动力学特征为天体力学的发展提供了新的机遇,残骸盘的研究可以帮助我们理解行星的形成。Kepler计划的最终目的是寻找系外生命,这就要求深入的研究系外星大气。