随着Kepler、TESS以及JWST等空间望远镜的发射以及地面望远镜精度的提高,近年来观测到的系外行星数量呈指数式增长。截至2022年3月24日已发现了 5005颗系外行星环绕在主序星周围,其质量和半径等固有属性以及轨道分布特征与恒星息息相关,通常质量越大的恒星周围形成的行星质量、轨道半长径也越大,巨行星的形成率随恒星金属丰度增加而增加。根据恒星特征谱线及温度,摩根-肯纳分类法将主序星分为O、B、A、F、G、K和M七个主要类型,M型红矮星是主序星中质量最小、温度最低的恒星,但数量却占银河系恒星总数量的75%左右。本文统计结果显示,目前发现的环红矮星行星中约80%为1-10个地球质量（M⊕）的岩石类行星,距离主星仅0.01-0.3 AU,轨道周期普遍较短,红矮星较低的有效温度使其周围的宜居范围也更靠近主星。研究表明红矮星周围类地行星的出现率（occurrence rate）约为F、G、K型恒星的3.5倍,平均每一颗红矮星周围可观测到2.5颗类地行星,因此与其他类型的恒星相比,更容易在红矮星周围发现类地行星甚至是宜居行星。为了解释红矮星周围类地行星及多行星系统紧密结构的形成,本文采用最小质量太阳星云（the Minimum-Mass Solar Nebula,MMSN）模型,假设固体盘质量与恒星质量成正比,分布在0.01 AU至0.5 AU之间,通过N体数值模拟的方法研究了行星胚胎和星子在原行星盘中通过原位形成、轨道内迁以及聚合迁移等不同模型生长的过程,对比了恒星质量及原行星盘坡度对行星系统形成结构的影响。研究发现,原位模型形成的行星数量最多但平均质量较小,质量越大的恒星周围行星数量越多、系统结构越紧密,平均每个系统包含7.77-3.77+3.23颗质量约1.23-0.93+4.01 M⊕的类地行星。轨道内迁与聚合迁移模型的行星生成率较为接近,分别可形成2.55-1.55+1.45和2.85-0.85+1.15颗质量为3.76-3.46+8.77 M⊕和3.01-2.71+13.77 M⊕的行星。研究表明行星质量通常随恒星质量增加而增加,原行星盘的坡度越大,行星越靠近恒星。原位形成模型可用于解释由质量半径相当且数量较多的类地行星组成的行星系统,如TRAPPIST-1行星系统,但该模型无法解释宜居行星的形成。若行星Ⅰ类迁移速度无法被抑制,轨道内迁模型则仅适用于解释含有超短周期热行星的多行星系统。而聚合迁移模型在行星质量增长趋势、轨道半长径、偏心率及轨道周期比的分布等方面均与观测具有良好的吻合度,行星可在宜居区内形成且含水量约10%,可用于解释红矮星周围类地行星及宜居行星的形成。在一些环红矮星的行星系统中还发现了气态巨行星,通常在较大质量行星核吸积大量气体后形成,因此本文还研究了巨行星核吸积气体失控生长过程对类地行星形成的影响,以及巨行星对类地行星形成后期动力学演化的影响。研究发现巨行星可将行星系统分布散射至更大范围,显著降低了类地行星的生成率。在轨道内迁模型中,类地行星通常可形成共振结构,其构型与迁移速度、行星质量以及巨行星等有关。本文研究发现,巨行星的质量和偏心率在类地行星系统构型的形成中具有重要作用。随着巨行星引力扰动的增大,类地行星的共振结构类型更加丰富。以Kepler-68行星系统为例,在具有一定偏心率的巨行星的引力扰动下,类地行星可形成5:3或7:4共振结构,为Kepler-68系统构型的形成提供了解释机制。我们还发现在长期共振的作用下,超过5个木星质量的巨行星可将位于中间的行星的偏心率激发至0.2左右。该研究为含有巨行星的多行星系统的形成提供了理论解释。红矮星周围类地行星的形成演化是行星科学领域的一个重要课题,本文利用观测统计数据对理论模型设置进行了优化,从行星分布、气体吸积、形成率以及宜居性等多角度系统地分析了多个行星形成模型的特点,并提出聚合迁移模型可能是红矮星周围类地行星形成的最佳解释机制,也解释了巨行星对类地行星形成及动力学演化的影响,为将来红矮星周围行星的观测提供了理论指导。