太阳系外行星 -{H|zh-hans:重定向;zh-hant:重新导向;}--{H|zh-cn:字符;zh-tw:字元;}--{H|zh-hans:文件; zh-hant:档案;}--{H|zh-hans:快捷方式; zh-hant:捷径;}--{H|zh-hans:项目;zh-hant:专案;zh-tw:计划;zh-hk:计划;zh-mo:计划;}--{H|zh-cn:计算机; zh-sg:电脑; zh-tw:电脑;}- 太阳系外行星，或简称系外行星（），是位于太阳系之外的行星。截至2021年10月20日，已经被确认的系外行星总共有4531颗，当中约有四分之三是透过凌日现象发现的。这些行星分属3364个行星系，其中有778个多行星系。克卜勒任务已经检测到18,000颗行星候选者，包括262颗位于潜在适居带的候选者。 在银河系，估计有1000亿至4000亿颗恒星（若每颗恒星都至少有一颗行星，将导致有1,000亿至4,000亿颗行星），不只在恒星周围有行星，也有自由移动的行星质量天体，而已知最靠近的系外行星是比邻星b。 几乎所有已经发现的系外行星都在我们自己的银河系内，但是有少量的银河系外行星可能可以被检测出来。哈佛－史密松天体物理中心在2013年1月提出的一份报告中提到：估计在银河系内「至少有170亿颗」地球尺度的系外行星。 数百年来，许多哲学家和科学家都认为在太阳系以外应该也有行星的存在，但是没有办法知道行星有多普遍，或是与太阳系行星的相似度又是如何。在19世纪，许多的侦测方法被提出来，但最终所有的天文学家得到的结果都是否定的。第一个被确认的检测出现在1992年，发现有几颗质量类似地球的天体环绕著脉冲星PSR B1257+12。在主序带恒星发现行星的第一个侦测结果出现在1995年，在邻近的飞马座51发现了以4天周期公转一周的巨大行星。由于观测技术的进步，自此之后侦测到的数量与效率迅速的增加。有些系外行星被大望远镜直接拍摄到影像，但绝大多数的系外行星都是经由径向速度测量检出的。除了系外行星，「系外彗星」（在太阳系之外的彗星）也被发现，也许在银河系内也是很普遍的。 最常见的系外行星是气体巨行星，相信是类似于木星或海王星，但这也反应了取样偏差，因为大质量的行星比较容易被观察到。一些相对比较轻的系外行星，质量只有地球的几倍（现在所谓的超级地球）；如众所周知，在统计上的研究表明它们的数量应该超过巨大的行星。虽然现在已经发现一小撮包括地球大小和更小的行星，似乎表现出其它的地球类似体属性。也存在著有这行星质量的天体环绕著棕矮星和不受到恒星拘束在太空中自由移动的行星；然而，「行星」这个名词尚未应用在这些天体上。 发现的太阳系外行星，特别是轨道位于适居带，极有可能有液态水存在表面的那些行星（还因此可能有生命），提高了搜寻外星生命的兴趣。因此，寻找太阳系外的行星还包括适居行星，在太阳系外的行星适合承载生命的研究中，被考虑的因素相当广泛。 在2013年1月7日，来自克卜勒任务太空天文台的天文学家宣布发现了KOI-172.02，一颗像地球的系外行星候选者，在一颗类似太阳的恒星的适居带中环绕著，可能是「存在著外星生命的主要候选者」。 观察历史. 早在十九世纪便有天文学家声称发现系外行星。1855年，在东印度公司工作的发现蛇夫座70双星系统轨道异常，怀疑当中有类似行星的物体；1890年代，芝加哥大学及美国海军天文台的声称轨道异常证明该系统当中有一个公转周期为36年的黑暗物体，但福雷斯特·雷·莫尔顿随即指出这样的系统极不稳定。在1950至1960年代，斯沃斯莫尔学院的声称发现了绕著巴纳德星公转的行星。后来的天文学家普遍认为这些早期观测都是错误的。 加拿大天文学家等人在1988年的结果是首次获得随后观测确认的发现，他们利用视向速度法发现围绕少卫增八的行星；然而因为当年技术条件所限，包括发现者本身的天文学界都对结果有所保留。也有人怀疑这些其实是质量介乎于行星和恒星之间的棕矮星。 随后不少观测支持少卫增八（仙王座γ）拥有行星，但亦有研究显示相反的证据。最终到了2003年运用改进了的观测技术方能证实。 1991年，等人声称运用脉冲星计时法发现了一个行星 PSR B1829-10的脉冲星行星。虽然结果受到注目，但林恩及其研究队伍很快便撤回结果。 1992年，美国天文学家亚历山大·沃尔兹森及戴尔·弗雷宣布发现一个围绕脉冲星PSR B1257+12的行星。这项发现迅速被确认，普遍认为这是首次对系外行星的确认。这些系外行星相信是由超新星的残余物所构成，或是巨型气体行星的固体核心被超新星抛出所形成。 1995年10月6日，日内瓦大学的米歇尔·麦耶及戴狄尔·魁若兹宣布首次发现一颗普通主序星（飞马座51）的行星，这发现开展了当代的系外行星发现。先进的科技，特别是高解像度的光谱学，大大加速了新系外行星的发现。这些新发展让天文学家可以凭行星对母星的重力影响间接侦测到系外行星的存在，亦有行星因为经过母星前面导致母星光度减弱而被发现。 截至2013年10月30日，人类一共发现了1031个系外行星，包括一些在早前已被发现但一度被外界否定，却在后期才被证实的（如巴纳德星的行星），当中很多都是由杰佛瑞·马西的队伍在加州大学的里克天文台和凯克天文台发现。现已发现了二十个拥有超过一个行星的星系，最早发现的一个为仙女座υ行星系统；另外亦有四个行星围绕两个脉冲星的情况。经红外线观测恒星盘亦显示在一些行星系统中也存在著数以百万计的彗星。 检测的方法. 相较于母恒星，行星是非常暗淡的；在可见光的波长，它们通常只有母恒星百万分之一的亮度。这种微弱的光源是很难检测到的，而且母恒星的眩光往往会掩盖掉行星的微光。有必要遮挡掉母恒星的光芒以减少眩光，才能从地球上观测到；这样做是对在技术上是很大的挑战。 所有直接获得影像的系外行星不仅都很大（质量比木星大），而且离母恒星也很远。它们大多数还很热，因此他们发出激烈的红外线辐射；获得的红外线影像会比可见光影像更为明亮。 虽然目前绝大多数的太阳系外行星只能以间接的方法检测出来，但直接影像法在将来可能成为最重要的方法。下列是已经被证实非常有用的间接方法： 当一颗行星绕著恒星公转，恒星也会绕著质量中心在自己小小的轨道上移动。恒星径向速度的变化 －就是它远离或接近地球的速度－ 可以从因为都卜勒效应造成在谱线上的变化检测出来。极小的速度变化，即使小到1m/s甚至更小，都可以看得出来。这是目前发现系外行星最有生产力成效的方法。它拥有的优点是适合各种性质的恒星；而缺点则是无法确知行星的质量，只能知道行星质量的下限。但是，如果可以从恒星的径向速度区分出行星本身的径向速度，就可以测量出行星真正的质量。还有一个限制是需要高信噪比，因此目前的技术只能检测出距离160光年以内的系外行星。径向速度法也用作确认凌日法的结果，一同运用则有助于估计行星的真实质量。 如果一颗行星从母恒星的前方经过（凌），则观测者会观测到恒星的亮度会像滴了颗泪珠般下降了一点点。变暗的数值取决于行星的大小、恒星的大小，还有其它的因素等等。虽然他有大量的假阳性反应，而有必要做进一步的确认，但它依然是发现系外行星第二有成效的方法。凌日法可以提供行星半径的资讯，有时它还能够透过光谱研究行星的大气层。配合径向速度法，还可以提供更多的行星资讯。 当存在著多颗行星时，相互之间对其它的轨道会有微小的摄动。一颗行星凌日周期的小变化可以指示另一颗行星的存在，而无关乎这颗行星是否会凌日。例如，系外行星WASP-3b凌日周期的微小变化，显示这个系统有另外一颗行星存在，即不会凌日的WASP-3c。如果一个系统存在著多颗凌日的行星，也可以利用这种方法确认它们的存在。这种方法的另外一种形式，是测量联星的食，可以揭露环绕这两颗恒星外侧的行星；在2011年11月，就用这种方法发现了5颗行星 当恒星的重力场产生像透镜一样的微透镜，会放大遥远背景恒星的光。环绕著恒星的行星会导致探测到的恒星光度会随著时间的推移产生异常的放大。截至2011年6月，这种方法的结果只检测到13次，但是这种方法的优点是对距离母恒星遥远的行星非常敏感。 天体测量包括精确测量恒星在天空中的位置，和观察随著时间推移的位置变化。由于行星的重力影响造成的恒星运动或许可以观察得到，因为这种移动是非常的小，因此这种方法还不是很有成效。它只产生了几个有争议的检测，然而它还是成功的用于调查以其他方式发现的行星的属性。 脉冲星计时法. 脉冲星是超新星爆炸后留下来超高密度的中子星。随著自转，脉冲星发出极为有规律的电磁波脉冲，因此脉冲的轻微异常能显示脉冲星的移动。和其它星体一样，脉冲星亦会受其行星影响而运动，故此计算其脉冲变动便可估计其行星的性质。 这方法最初并非设计来侦测系外行星，但其敏感度是各方法之中最高，足以侦测到质量只有地球十分之一的行星。脉冲星计时法亦可以侦测到行星系统内相互的重力扰动，故此可以得到更多有关行星及其轨道的资料。然而因为脉冲星比较罕有，所以亦难以用这方法发现大量行星；而且因为脉冲星附近有极强的高能量辐射，生命似乎难以生存。 1992年亚历山大·沃尔兹森便是利用了这个方法发现了PSR B1257+12的行星，而且被迅速确认，成为首个被确认的系外行星系统。 恒星盘法. 很多恒星都被尘埃组成的恒星盘包围，这些尘埃吸收了恒星的光再放出红外线，因此可以被观测。即使尘埃的总质量还不及地球，它们的总表面积仍足反映到可观测的红外线。哈伯太空望远镜可以通过其近红外线摄影机和多物体光谱仪观测这些尘埃，而史匹哲太空望远镜可以接收更广阔的红外线光谱以得到更佳的影象。在太阳系附近的恒星之中，已有超过15%被发现有尘埃盘。 一般相信这些尘埃是由彗星或小行星碰撞中形成，而在恒星的辐射压力下，很快便会把尘埃推至星际空间。故此侦测到尘埃盘便代表恒星附近有不断的碰撞以补充失散的尘埃，是恒星拥有彗星或小行星的间接证据。例如鲸鱼座τ附近的尘埃盘便显示这恒星拥有比太阳系多出十倍以上，类似凯伯带中的物体。 在一些情况下尘埃盘可以显示有行星的存在。有些尘埃盘中间有空洞或形成团状，都可能表示有行星在＂清理＂其轨道或尘埃受到行星引力影响而结集。在波江座ε便发现了有这两种特质的尘埃盘，意味著当中可能有一个轨道半径达40天文单位的行星；通过视向速度法，亦发现了另一个轨道较细的行星。 直接摄影. 因为行星相比于其母星都是非常暗淡的，所以一般都会被母星的光掩盖，故此要直接发现系外行星几乎是不可能的。但在一些特殊情况，现代的望远镜亦可以直接得到系外行星的影象，例如行星体积特别大（明显地大于木星），与母星有一段较大距离，以及较为年轻（故此温度较高而放出强烈的红外线）。 在2004年7月，天文学家们利用欧洲南天文台的甚大望远镜阵列在智利拍摄到棕矮星2M1207及其行星2M1207b。在2005年12月，2M1207b的行星身分被证实。估计这系外行星质量比木星高几倍，而且轨道半径大于40天文单位。直至2006年9月为止这是唯一被直接拍摄到而且被确认的系外行星。 当时还有另外三个疑似系外行星被拍摄到，包括豺狼座GQb、AB Pictoris b、及SCR 1845 b。截至2006年3月，当中未有任何一个被证实为行星；相反地，它们可能是小型的棕矮星。 2008年5月，加州大学伯克利分校的天文学家保罗·卡拉斯从哈勃太空望远镜所拍照片中找到了到北落师门的一颗行星北落师门b，这是该望远镜首次直接拍摄到太阳系外行星，其亮度只有北落师门的10亿分之一。 发展中的观察方法. 数项计划中的太空任务已配备一些上述的侦测方法。在太空进行侦测可以得到更高的敏感度，因为避免了地球大气层扰动影响，以及探测到不能穿透大气层的红外线。预期这些太空探测器可以侦测到和地球类似的行星。 欧洲太空总署的对流旋转和行星横越计划以及美国太空总署的克卜勒任务均会使用凌日法。COROT可以侦测到略为大于地球的行星，而克卜勒太空望远镜更有能力侦测到比地球更小的行星。预期克卜勒太空望远镜亦有能力探测到小轨道大型行星的反光，但不足以构成影像；正如月球的月相一样，这些反光会随时间而增加或减少，分析这些数据甚至可以显示其大气内的物质分布。透过这方法克卜勒太空望远镜可以找到更多未被发现的系外行星。 美国太空总署计划在2014年发射的太空干涉测量任务将使用天体测量法在邻近恒星之中寻找类似地球的行星。欧洲太空总署的达尔文计划（Darwin）探测器及美国太空总署的类地行星发现者 则会尝试直接拍摄系外行星的照片。最近被提议的新世界任务更有遮光设备以阻挡恒星的光芒，容许天文学家直接观察到暗淡的系外行星。 2006年2月2日，美国太空总署宣布因为财政理由要无限期搁置TPF计划；2006年6月，美国众议院的拨款委员会恢复部分拨款，让计划最少可进行至2007年。12月27日，COROT卫星升空。美国的开普勒太空望远镜在2009年3月6日发射。 定义. 根据国际天文联会的“行星”定义，行星必须围绕一颗恒星。然而此定义仅适用于太阳系内的行星，所有的太阳系外行星被排除在外。为此2001年国际天文联会针对太阳系外行星作以下定义（2003年有修订）： 命名. -{H|zh-hans:重定向;zh-hant:重新导向;}--{H|zh-cn:字符;zh-tw:字元;}--{H|zh-hans:文件; zh-hant:档案;}--{H|zh-hans:快捷方式; 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绝大部分已知的系外行星都是高质量的，当中90%是超过地球的10倍，很多亦明显比太阳系最重的木星为高。然而这只是一种观测上的选择性偏差，因为所有侦测方法都利于寻找高质量行星。这种偏差令统计分析难以进行，但似乎低质量行星实际上比高质量的更为普遍，因为在困难的情况下天文学家仍能发现一些只比地球质量高数倍的行星，显示它们在宇宙中应甚为普遍。 已知的系外行星中，相信绝大部分有大量气体，如太阳系中的巨行星一样。但这只有经凌日法方可证实。部分小型的行星被怀疑由岩石构成，类似地球和其它太阳系内行星。 很多系外行星的轨道都比太阳系的行星要小，但这同样是因为观测限制带来的选择性偏差，因为视向速度法对小轨道的行星最为敏感。天文学家最初对这种现象很疑惑，但现在已清楚大部分系外行星（或大部分高质量行星）都有很大的轨道。相信在大部分行星系统中，都有一或两个大型行星的轨道半径类似木星和土星的轨道。 轨道离心率是用作形容轨道的椭圆程度，大部分已知的系外行星轨道都有较高的离心率。这"并非"选择性偏差，因为侦测的难易程度和轨道离心率没有太大的关系。这种现象仍是一个谜，因为现时有关行星形成的理论都指轨道应是接近圆形的。这亦显示太阳系可能是不平常的，因为当中所有行星轨道基本上都是接近圆型的。 有关系外行星仍有不少未解之谜，例如它们的详细成分和卫星的普遍性。其实最有趣的问题之一是这些系外行星能否支持生命的存在。一些行星的确是处于生命适居的范围内，条件可能和地球类似；这些行星大都是类似木星的巨型行星，若它们拥有大型的卫星便是最有机会孕育生命的地方。然而即使生命在宇宙间普遍存在，若他们并非有高度文明，以星际距离之远实难以在可预见的时间内发现。 值得注意的系外行星. 在系外行星研究历史上有不少里程碑。1992年沃尔兹森及弗雷首次在《自然》发表发现系外行星的报告，显示脉冲星PSR B1257+12拥有行星。脉冲星行星的发现仍被认为是不寻常的事。飞马座51b是首个发现的主序星行星，由米歇尔·麦耶及戴狄尔·魁若兹于1995年10月6日在《自然》发表。天文学家最初都对这个＂热木星＂（即小轨道大质量的气体行星）感到惊讶，但很快便发现更多类似的行星。 自此以后，值得注意的发现包括：