太陽系外行星（簡稱系外行星；英語：extrasolar planet或exoplanet）泛指在太陽系以外的行星。不過我們通常提到的系外行星時(shí)，更關(guān)注于位于太陽系以外圍繞其它恒星公轉(zhuǎn)的行星，而較少提到無家可歸行星和圍繞致密星公轉(zhuǎn)的行星等。
千年以來，天文學(xué)家中一直流傳著系外行星的猜想。而到了20世紀(jì)90年代初，這一假設(shè)成為了現(xiàn)實(shí)，瑞士天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了首顆圍繞類太陽恒星公轉(zhuǎn)的系外行星飛馬座51b??。此后，系外行星成為了天文領(lǐng)域的熱門方向，2002年起每年都有數(shù)十個(gè)新發(fā)現(xiàn)的系外行星；在開普勒太空望遠(yuǎn)鏡升空后，這一數(shù)量更是迅速增長。探測系外行星的方法也層出不窮，例如視向速度法，掩星法，直接成像法，微引力透鏡法等。截止2020年11月16日，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了來自3234個(gè)行星系統(tǒng)中的4374顆系外行星，以及來自2365個(gè)行星系統(tǒng)中的2550顆系外行星候選體。?
隨著系外行星的不斷發(fā)現(xiàn)，我們對其物理性質(zhì)，組成成分，演化機(jī)制等也同樣進(jìn)行了假設(shè)和研究，并發(fā)現(xiàn)了一些特殊的天體，諸如熱木星，熱海星，超級地球等。這些發(fā)現(xiàn)使得我們對宇宙的認(rèn)識進(jìn)一步加深，為我們提供了研究行星系統(tǒng)演化的契機(jī)和發(fā)現(xiàn)“開普勒452b”的希望，也使得外星生命的發(fā)現(xiàn)成為可能。
定義
國際天文學(xué)聯(lián)合會（IAU）在2006年定義的“行星”一詞僅包含太陽系，因而不適用于系外行星。不過，IAU也有涉及系外行星的定義，該定義于2001年頒布并在2003年進(jìn)行了修改。其表述如下：
實(shí)際上，隨著新的系外行星的不斷發(fā)現(xiàn)，該定義也有其局限性。有的天文學(xué)家建議根據(jù)行星形成機(jī)制將系外行星和褐矮星以及亞褐矮星區(qū)分開來。
一方面，以氘核聚變為閾值并不能準(zhǔn)確區(qū)分不同形成機(jī)制形成的相似質(zhì)量（大約在幾倍到幾十倍木星質(zhì)量）的天體。行星形成過程中的吸積過程會形成巖態(tài)的內(nèi)核，從而使得最終形成的氣態(tài)巨行星可能超過氘核聚變的下限質(zhì)量。例如，法國的SOPHIE階梯光柵光譜儀于2009年發(fā)現(xiàn)的一顆14.3倍木星質(zhì)量的系外行星。而恒星之中存在亞褐矮星，它雖然是由星云直接塌縮形成，但質(zhì)量卻在13倍木星質(zhì)量以內(nèi)。這樣的天體早在1995年便有發(fā)現(xiàn)。?
另一方面，氘核聚變的閾值本身便是一個(gè)質(zhì)量范圍，大約在10-15倍木星質(zhì)量之間，13倍木星質(zhì)量并不是一個(gè)精確值。在“太陽系外行星百科全書”數(shù)據(jù)庫中，我們就能看到質(zhì)量在15個(gè)木星質(zhì)量以上的系外行星。
命名方式
系外行星的命名基于華盛頓哥倫比亞特區(qū)多星系統(tǒng)目錄（ Washington Multiplicity Catalog，簡稱WMC）命名系統(tǒng)的補(bǔ)充，并被國際天文學(xué)聯(lián)合會采用。在WMC命名系統(tǒng)中，最亮恒星或擁有最亮恒星的恒星系統(tǒng)以字母標(biāo)簽“A”命名，未包含在恒星系統(tǒng)“A”中的其它恒星/恒星系統(tǒng)順序以“B”，“C”等來命名。更低層級的恒星系統(tǒng)或恒星在之前一個(gè)或多個(gè)主標(biāo)簽的基礎(chǔ)上加以后綴，第二層級加以順序的小寫字母，第三層級則加以順序的數(shù)字。若有三星系統(tǒng)，其中兩顆恒星彼此緊密繞轉(zhuǎn)，這兩顆恒星組成的系統(tǒng)比第三顆恒星更亮且圍繞第三顆恒星在遙遠(yuǎn)的軌道中運(yùn)行，那么這兩個(gè)緊密繞轉(zhuǎn)的恒星將被命名為Aa和Ab，而遙遠(yuǎn)的恒星將被命名為B。但由于歷史原因，我們并非始終遵循此標(biāo)準(zhǔn)。
對上述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行擴(kuò)展，我們通常在母星的名稱之后添加小寫字母來命名系外行星。在行星系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)行星將被命名為“b”（母星被認(rèn)為是“a”），而之后發(fā)現(xiàn)的行星按小寫字母順序命名。如果在同一系統(tǒng)中同時(shí)發(fā)現(xiàn)了多顆行星，則按照行星到母星的距離由近到遠(yuǎn)用小寫字母順序命名。當(dāng)然，在此之外仍有一些特殊情況。
另外，國際天文聯(lián)合會在2014年和2019年分別進(jìn)行了面向全球的系外行星命名征集。在命名候選名單中的系外行星除了原先的編號之外將會獲得一個(gè)新的名稱。例如，中國天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)的首顆太陽系外行星HD 173416 b在2019年的命名結(jié)果中獲得了一個(gè)美麗的名字——“望舒”。
發(fā)現(xiàn)歷史
歷史上的推測
早在古希臘時(shí)期，便有學(xué)者提出了系外行星的假說，但這一概念和德謨克利特的原子假說一樣，過于超前。
到了16世紀(jì)，意大利科學(xué)家布魯諾發(fā)展了尼古拉·哥白尼的日心說，在《論無限、宇宙和諸世界》中提出了對于系外行星的預(yù)測。他認(rèn)為天空中的恒星都像我們的太陽一樣，周圍也會環(huán)繞著行星，而這些行星也可以孕育自己的生命。然而，地心說還保持著它千年來的慣性，這一思想和哥白尼的日心說一樣，被打?yàn)楫惗恕?
1687年，艾薩克·牛頓出版了其劃時(shí)代的著作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，其中提到了同樣的可能性。通過與太陽周圍行星類比，牛頓腦海中浮現(xiàn)出的，是其他恒星周圍類似太陽系一樣行星環(huán)繞的壯觀場景。此后，系外行星的猜想也開始被越來越多的人所接受。?
近現(xiàn)代的探索
1855年，印度裔英籍天文學(xué)雅各布（William Stephen Jacob）宣布在蛇夫座70雙星系統(tǒng)中疑似發(fā)現(xiàn)了一顆類似行星的天體。隨后，美國天文學(xué)家西伊（Thomas Jefferson Jackson See）于1896年表示證實(shí)了這個(gè)發(fā)現(xiàn)，并計(jì)算出了該天體的軌道周期為36年。但近來天文學(xué)家普遍認(rèn)為這一發(fā)現(xiàn)有誤。
1917年，荷蘭裔美國天文學(xué)家范·馬南（Adriaan van Maanen）發(fā)現(xiàn)了一顆光譜被“污染”——存在重元素譜線的伴星，并將其命名為范馬南星（van Maanen's Star）。他將光譜的污染歸因?yàn)榘装侵車幸活w暗弱的F型恒星。實(shí)際上，最新的理論認(rèn)為這一污染可能來自于系外行星：系外行星對小行星的攝動可能使小行星撞入白矮星中，從而產(chǎn)生光譜的污染。因而這成為了歷史上第一個(gè)觀測到系外行星的間接證據(jù)。?
1953年，英國天文學(xué)家菲爾格特（Peter Berners Fellgett）總結(jié)前人的經(jīng)驗(yàn)，提出了一種新的分光儀，以提高當(dāng)時(shí)克里斯蒂安·多普勒視向速度的測量精度。??1967年，英國天文學(xué)家格里芬（Roger F. Griffin）將這一想法付諸了實(shí)踐，成功建立了光電視向速度分光光度計(jì)，之后與另一位格里芬教授（Rita E. Griffin）進(jìn)行了改進(jìn)，使得光譜儀的觀測精度優(yōu)于100m/s??，即可以觀測到視向方向100m/s的速度變化。之后在天文學(xué)家的努力之下，這一數(shù)字得到了進(jìn)一步的提高，為后來利用視向速度法發(fā)現(xiàn)系外行星奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
黎明前的黑暗
1988年，一個(gè)加拿大系外行星探測小組宣布發(fā)現(xiàn)了第一顆圍繞類太陽恒星運(yùn)轉(zhuǎn)的系外行星。他們觀測到了少衛(wèi)增八視向速度的異常變化，并推測出這一變化可能是一顆質(zhì)量在木星質(zhì)量的1-9倍的行星所致。但是，由于觀測數(shù)據(jù)的置信度不高，該發(fā)現(xiàn)并沒有被廣泛承認(rèn)，發(fā)現(xiàn)第一顆系外行星的殊榮也與這個(gè)系外行星探測小組失之交臂。直到2002年，天文學(xué)家才利用更高精度的視向速度測量證實(shí)了這顆系外行星的發(fā)現(xiàn)，并命名為少衛(wèi)增八Ab（Gamma Cephei Ab）。?
1989年，美國天文學(xué)家大衛(wèi)·萊瑟姆（David W. Latham）領(lǐng)導(dǎo)的系外行星探測小組發(fā)現(xiàn)一顆圍繞恒星HD 114762運(yùn)轉(zhuǎn)的天體，之后命名為HD 114762 b。他們推測該天體的質(zhì)量下限為11倍木星質(zhì)量，軌道周期為84天，可能是一顆褐矮星或氣態(tài)巨星。這一發(fā)現(xiàn)于1991年得到了其它天文學(xué)家的證實(shí)，該天體也在當(dāng)時(shí)被作為是第一顆發(fā)現(xiàn)的圍繞類太陽恒星運(yùn)轉(zhuǎn)的系外行星。遺憾的是，隨著對HD 114762 b的進(jìn)一步研究，天文學(xué)家更精確地測定了該天體的質(zhì)量（超過13.5倍木星質(zhì)量），并認(rèn)為這不是一顆系外行星而是褐矮星。?
系外行星的首次發(fā)現(xiàn)
1992年，兩位射電天文學(xué)家——美國阿雷西博天文臺（Arecibo Observatory）的亞歷山大·沃爾茲森（Alexander Wolszczan）和美國國家射電天文臺（NRAO）的戴爾·弗萊爾（Dale A. Frail）發(fā)現(xiàn)了圍繞脈沖星PSR B1257+12運(yùn)轉(zhuǎn)的兩顆行星，分別被命名為PSR B1257+12 B和PSR B1257+12 C。根據(jù)兩人的計(jì)算，PSR B1257+12 B的質(zhì)量約為地球的3.4倍，距離母星0.36天文單位；PSR B1257+12 C的質(zhì)量約為地球的2.8倍，距母星0.47個(gè)天文單位。這是人類首次明確證實(shí)的太陽系外行星的發(fā)現(xiàn)，也是首次發(fā)現(xiàn)后來被稱為超級地球的天體。
1995年，日內(nèi)瓦天文臺的天文學(xué)家米歇爾·馬約爾（Michel Mayor）與迪迪埃·奎洛茲（Didier Queloz）宣布發(fā)現(xiàn)了首顆圍繞類太陽恒星公轉(zhuǎn)的系外行星飛馬座51b（51 Pegasi b）。其母星飛馬座51距離地球50.45光年，光譜型G2IV。利用視向速度法，兩位天文學(xué)家計(jì)算出了飛馬座51b距母星約800萬公里，質(zhì)量約為0.5-2倍木星質(zhì)量。與太陽系相比較，這相當(dāng)于把木星放在了水星軌道以內(nèi)。之后，天文學(xué)家把這一類擁有木星質(zhì)量但軌道十分接近母星，表面氣溫很高的天體稱為熱木星。
由于圍繞類太陽恒星公轉(zhuǎn)的系外行星的劃時(shí)代意義的發(fā)現(xiàn)，米歇爾·馬約爾與迪迪埃·奎洛茲兩人和美國普林斯頓大學(xué)的宇宙學(xué)家詹姆斯·皮布爾斯（James Peebles）一起分享了2019年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。這一發(fā)現(xiàn)于天文學(xué)掀起了一場革命，而諾貝爾獎(jiǎng)的頒獎(jiǎng)詞同樣寫道：“他們的發(fā)現(xiàn)永遠(yuǎn)改變了我們對世界的認(rèn)知。”?
最新發(fā)現(xiàn)
2022年2月18日消息，美國航空航天局發(fā)現(xiàn)10顆系外行星，6顆比木星還大。
2022年9月1日，美國國家航空航天局稱，詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡首次拍攝到一顆被命名為HIP 65426 b的系外行星。
詹姆斯·韋布太空望遠(yuǎn)鏡首次發(fā)現(xiàn)了一顆圍繞恒星運(yùn)行的系外行星。這顆行星正式編號為LHS 475 b，位于距離地球41光年的八角星座，其大小幾乎和地球相同，是地球直徑的99%。
多名天文學(xué)家組成的國際團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一顆非常接近于地球，可能適合人類居住的系外行星---Wolf 1069 b。這顆系外行星圍繞著恒星Wolf 1069運(yùn)轉(zhuǎn)，距離地球31光年。
探測方法
方法一：天體測量學(xué)
天體測量學(xué)，主要通過精密追蹤一顆恒星在天空中運(yùn)行軌跡的變化，來確定受其引力拖曳的行星所在。這與徑向速度法的原理很類似，只不過天體測量學(xué)并不涉及恒星光芒中的多普勒頻移。
天體測量學(xué)可不是從1992年才開始為人所用的。它其實(shí)是搜尋系外行星最古老，并且起初也是最常用的方法——早期都是以肉眼和手寫來記錄的。但在近幾十年歷史中，科學(xué)家們在應(yīng)用該方法發(fā)現(xiàn)行星的過程中取得的成果寥寥，且常富于爭議。2010年10月發(fā)現(xiàn)的HD 176051b，是目前唯一一顆已經(jīng)確認(rèn)的、借由天體測量方法發(fā)現(xiàn)的系外行星。
不過，即將于2013年10月發(fā)射升空的歐洲航天局（ESO）“蓋亞”項(xiàng)目（Gaia，即第二個(gè)天體測量衛(wèi)星），或許可以令這種古老的方式告別自己寒酸的過往。該衛(wèi)星將在5年任務(wù)期間將測繪學(xué)銀河系之內(nèi)以及附近區(qū)域的10億顆恒星，確定它們的亮度、光譜特征以及三維位置和運(yùn)動情況。除此之外，三維星圖還將幫助人們揭開銀河系組分、起源與演化的秘密。
而據(jù)研究人員估計(jì)，“新”的天體測量學(xué)有望幫助他們找到數(shù)萬顆新的系外行星。
方法二：利用狹義相對論
這是人類宇宙探索“技術(shù)庫”里增添的一個(gè)新手段。作為新的研究方法，它指導(dǎo)天文學(xué)家們?nèi)リP(guān)注恒星的亮度因行星運(yùn)動而發(fā)生的變化——后者的引力作用引發(fā)相對論效應(yīng)，導(dǎo)致組成光的光子以能量的形式“堆積”，并集中于恒星運(yùn)動的方向。
其實(shí)，運(yùn)用該方法來尋找行星，在理論上提出已逾10年。但直到最近，開普勒-76b（Kepler-76b）行星的發(fā)現(xiàn)，才算正式應(yīng)用了這種方法。開普勒-76b是距離地球2000光年外天鵝座一顆質(zhì)量大約是木星兩倍的太陽系外行星，作為第一顆應(yīng)用阿爾伯特·愛因斯坦的狹義相對論發(fā)現(xiàn)的系外行星，它得到一個(gè)別名：“愛因斯坦的行星”，這也使它變得聲名遠(yuǎn)揚(yáng)。
這一成果的真實(shí)性，隨后已被徑向速度法所證實(shí)。與其他已有的行星定位方法相比，“狹義相對論”法既有著自己的優(yōu)勢也存在一些不足，但它讓人們相信，隨著科學(xué)家對這一理論掌握得日臻成熟，會有更多此類發(fā)現(xiàn)不斷出現(xiàn)。
方法三：脈沖星計(jì)時(shí)法
這種方法特別適用于發(fā)現(xiàn)圍繞脈沖星運(yùn)動的行星。所謂脈沖星，是由恒星衰亡后的殘余形成的密度極高的星體。它在高速自轉(zhuǎn)的同時(shí)，會發(fā)射出強(qiáng)烈脈沖——且由于一顆脈沖星的自轉(zhuǎn)本質(zhì)上是非常穩(wěn)定的，所以這種輻射因?yàn)樽赞D(zhuǎn)而非常規(guī)律。
脈沖星計(jì)時(shí)法最初并不是設(shè)計(jì)來檢測行星的，但是因?yàn)樗撵`敏度很高，所以能比其他方法能檢測到更小的行星——但即使是最下限也要相當(dāng)于地球質(zhì)量的10倍。于是，人們開始借由在脈沖的電波輻射上觀察到的時(shí)間異常，嘗試追蹤脈沖星的運(yùn)動。換句話說，脈沖星具有的奇特秉性，讓科學(xué)家們可以通過尋找脈沖星本應(yīng)規(guī)律脈沖中的不規(guī)律現(xiàn)象，來發(fā)現(xiàn)行星的蹤跡。
而在1992年，脈沖星計(jì)時(shí)法就幫助人類建立了一個(gè)里程碑——亞歷山大·沃爾茲森和戴爾·弗雷使用這種方法發(fā)現(xiàn)了環(huán)繞著PSR 1257+12的行星。隨后他們的發(fā)現(xiàn)很快就獲得證實(shí)，現(xiàn)普遍認(rèn)為，這就是人類在太陽系之外第一次確認(rèn)發(fā)現(xiàn)的行星。
方法四：直接成像法
這種方法最大的特點(diǎn)，叫“不言自明”——用不著什么復(fù)雜的演算，只需使用功能強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡，直接給距離遙遠(yuǎn)的行星拍攝個(gè)“證件照”，一并還能取得其“行星護(hù)照”——上面包含了這顆行星光度、溫度、大氣和軌道信息。
直接成像原則上就是觀察系外行星的最重要方式，但該方法要求行星的自身尺寸要足夠巨大，與母恒星的距離還不能近到被其光芒所掩蓋。這實(shí)際上也是對技術(shù)的巨大挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)非常不易。日本國立天文臺研究小組曾指出，所有人類迄今已在太陽系外至少確認(rèn)的行星中，能直接確認(rèn)其形態(tài)的還不到10顆，其中更多數(shù)都是推測出來的。
因而，也只有足夠強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡裝配的日冕儀，才能在觀測中有效屏蔽掉附近恒星母星的耀眼光芒，從而保證“主角”形象的清晰。目前，掌握直接成像法的幾位著名“攝影師”有：美國航空航天局的哈勃空間望遠(yuǎn)鏡、夏威夷的凱克天文臺以及歐洲南方天文臺位于智利等幾個(gè)地區(qū)的望遠(yuǎn)鏡陣列。
方法五：重力微透鏡法
重力微透鏡法，是指科學(xué)家們從地球上觀察巨大星體路經(jīng)一顆恒星正面時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象，進(jìn)而尋找行星的方法。這是唯一有能力在普通的主序星周圍檢測出質(zhì)量類似地球大小行星的方法。
該方法的原理在于，當(dāng)這種現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，附近星體的重力場會發(fā)生彎曲，并會如透鏡一樣放大目標(biāo)恒星發(fā)出的光。由此便會產(chǎn)生一個(gè)光變曲線，即遙遠(yuǎn)恒星的光線隨時(shí)間由亮漸衰。這一過程能夠告訴天文學(xué)家們關(guān)于目標(biāo)恒星的許多信息——如果該恒星擁有行星衛(wèi)星，那么將會產(chǎn)生二級光變曲線。因而，一旦發(fā)現(xiàn)了二級光曲線，就可以證明行星的存在。
科學(xué)家第一次提出利用重力微透鏡尋找系外行星的方法是在1991年，不過直到2002年，波蘭的天文學(xué)家在光學(xué)重力透鏡實(shí)驗(yàn)中發(fā)展出可行的方法后，其才獲得成功。隨后重力微透鏡法開始為人類貢獻(xiàn)出由它發(fā)現(xiàn)的行星。而這種方法在觀察地球與銀河中心之間的恒星時(shí)，最有可能獲得成效，因?yàn)殂y河中心可以提供大量的背景恒星。
該方法自然也有它的缺陷——只有當(dāng)兩顆恒星幾乎完全對齊時(shí)，才會產(chǎn)生這種效果。而恒星對齊的情況永遠(yuǎn)不會再次發(fā)生，因此這種方法不能重復(fù)。不過，與徑向測速法等方法相比，重力微透鏡法并不局限于發(fā)現(xiàn)軌道距離母星較遠(yuǎn)的行星，科學(xué)家們甚至可以使用它去尋找所謂的“游俠行星”，即那些沒有歸依、自由流浪于宇宙深處的行星。
方法六：視向速度法
這是到目前為止最具有成效地確認(rèn)行星的方法。
徑向速度法找尋的線索，是恒星母星相對地球發(fā)生遠(yuǎn)近運(yùn)動時(shí)，衛(wèi)星行星受其影響所產(chǎn)生的微小波動。變化雖然小，但使用現(xiàn)代的分光光度計(jì)已可以檢測出低至1米/秒的速度變化。這種方法通常也叫做“多普勒 效應(yīng)法”，因?yàn)樗鼫y量的，就是恒星的光受引力拖曳而產(chǎn)生的變化。
這種方法的成功與否從原理上講與行星的距離無關(guān)，但由于需要高精度的高信噪比，因此通常適用于搜羅我們地球附近那些距離不超過160光年的恒星。而它的一個(gè)主要缺點(diǎn)，是不像其他方法那樣在發(fā)現(xiàn)的同時(shí)展示出行星的“身份信息”——該方法只能估計(jì)行星的最低質(zhì)量，其通常只是真實(shí)質(zhì)量的20%左右。
另外，僅僅有徑向速度法這一理論武器顯然是不夠的，科學(xué)家還需要利用到智利拉西拉天文臺（隸屬歐洲南方天文臺）3.6米望遠(yuǎn)鏡安裝的高精度徑向速度行星搜索器（HARPS），或是位于夏威夷的凱克天文臺高分辨率階梯光柵分光光度計(jì)（HIRES），再或是和前兩者一樣擁有非常復(fù)雜名字、卻能代表目前最先進(jìn)技術(shù)的天文設(shè)備們。時(shí)至今日，它們已幫助科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了諸多系外行星。
方法七：凌日法
凌日法的基本原理，是觀察恒星亮度在有行星橫穿或路經(jīng)其表面時(shí)發(fā)生的細(xì)微變化。它的好處是可以從光變曲線測定行星的大小。
這種現(xiàn)象只有在行星的軌道與觀測的天文學(xué)家的觀測點(diǎn)對齊時(shí)才能觀測到，機(jī)會其實(shí)并不大。只不過當(dāng)技術(shù)手段若能同時(shí)掃描成千上萬乃至數(shù)十萬顆恒星時(shí)，在如此大面積范圍內(nèi)，發(fā)生該現(xiàn)象的系外行星數(shù)量，理論上應(yīng)該會超過徑向速度法所得。
而如果一個(gè)由徑向速度法發(fā)現(xiàn)的沒有完整質(zhì)量信息的行星，再用凌日法來加以佐證，那么天文學(xué)家就可以利用這種結(jié)合來評斷行星的真實(shí)質(zhì)量和密度，進(jìn)而對行星的物理結(jié)構(gòu)有更多的了解。但凌日法也并非占盡優(yōu)勢，這種檢測方法的虛假率其實(shí)也很高，由凌日法所檢測出來的“待定行星”，還通常需要通過徑向速度法來復(fù)查。
美國航空航天局（NASA）的開普勒探測器自2009年3月升空以來，已經(jīng)使用這一方法搜尋了2700多顆系外行星。其中，開普勒62f（Kepler-62f），一顆環(huán)繞天琴座恒星開普勒-62的太陽系外行星，就是以偵測行星通過恒星前方造成亮度下降的凌日法得以發(fā)現(xiàn)的。它被認(rèn)為是很可能位于宜居帶的一顆類地行星。
而除此之外，凌日法同樣也可以幫助天文學(xué)家“擴(kuò)大戰(zhàn)果”——發(fā)現(xiàn)行星已知衛(wèi)星外的其他潛在衛(wèi)星。
分類
一般而言，我們根據(jù)行星的組成成分把行星分為類地行星、氣態(tài)巨行星（氣態(tài)巨星）和類海王星（冰巨星）三大類。三種類型的行星在質(zhì)量半徑對數(shù)曲線上各自近似線性相關(guān)，但三者之間有較為明顯的區(qū)別。?
地行星主要由巖石、金屬、硅酸鹽組成，擁有固體表面和類似的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。其表面常帶有構(gòu)造和火山，內(nèi)部都發(fā)生了分異，形成了核、幔、殼的圈層結(jié)構(gòu)。?
類木行星的成分與太陽類似，主要是氫和氦，且外表面的氫和氦以氣體的形式存在。類木行星不一定擁有一個(gè)固態(tài)表面，其大氣直接過渡到液體表面。氣態(tài)巨行星一般有一個(gè)巖石或巖石冰組成的內(nèi)核（甚至沒有巖質(zhì)內(nèi)核）??，之外是氫氦中間層，散逸層是分子氫和氦。?
類海王星與類木行星比較相似，但主要成分是冰物質(zhì)（水，甲烷，氨等，即一些較重的元素，例如氧，碳，氮等），而不再是氫和氦。其內(nèi)部可能有一個(gè)固態(tài)或液態(tài)的巖石-冰核，之外是冰幔（液態(tài)冰物質(zhì)），外層是分子氫和氦但含有較多的冰物質(zhì)。
特殊類別
超級地球
超級地球是迄今為止發(fā)現(xiàn)數(shù)量最多的系外行星，其質(zhì)量在地球到海王星之間，典型的軌道周期小于100天。超級地球的定義僅跟系外行星質(zhì)量相關(guān)，一般可能是類地行星或氣態(tài)殼層包裹的巖石內(nèi)核。而且即使是由巖石構(gòu)成，也有可能是被星風(fēng)剝蝕了氣態(tài)殼層的內(nèi)核。?
對超級地球以及質(zhì)量跟地球接近的類地系外行星而言，宜居性是一個(gè)繞不開的話題。所謂宜居帶是恒星周圍范圍內(nèi)允許液態(tài)水存在的區(qū)域。對于地球生命而言，充足的水分，適合的大氣成分和大氣厚度，適合的光照和溫度等是生存和發(fā)展的必要條件。有的天體生物學(xué)家據(jù)此提出了所謂的“超宜居行星”（Superhabitable Planet），評選標(biāo)準(zhǔn)如下所示：?
這些條件比較苛刻，而且很多條件難以探測，因而符合標(biāo)準(zhǔn)的系外行星少之又少。2015年發(fā)現(xiàn)的開普勒452b，被譽(yù)為“地球2.0”，其公轉(zhuǎn)周期（385天）與地球類似，半徑比地球大約60%，表面平均溫度約-8℃，圍繞一顆距離地球1400光年且與太陽光譜型（G2V型）一致的主序星轉(zhuǎn)動。?
熱木星是一顆距離母星十分接近，質(zhì)量接近木星的氣態(tài)巨行星。通過掩星法和視向速度法，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了成百上千顆的熱木星。它們的質(zhì)量一般在0.36-11.8個(gè)木星質(zhì)量之間，公轉(zhuǎn)周期在1.3-111天之間。大多數(shù)熱木星的公轉(zhuǎn)軌道偏心率較低，這可能是由于它們的軌道距恒星很近，受到恒星強(qiáng)大的潮汐攝動的影響。同樣由于潮汐力的作用，熱木星通常處于潮汐鎖定狀態(tài)，即永遠(yuǎn)以固定的一面朝向母星。對熱木星的觀測表面其擁有一個(gè)煙云密布的大氣，其光學(xué)散射效果較強(qiáng)，有明顯的垂直分層結(jié)構(gòu)。由于距離母星很近，熱木星的表面溫度非常高。同時(shí)，來自恒星的星風(fēng)將會剝離熱木星的表層大氣，使其質(zhì)量不斷損失。
熱木星的發(fā)現(xiàn)對于行星的形成學(xué)說提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。根據(jù)以往的理論，像這種大質(zhì)量的氣態(tài)巨星只有可能形成于吸積盤中離母星較遠(yuǎn)的地方，那里才有充足的氣體、塵埃和冰物質(zhì)，能快速形成核心并不斷吸積氣體，形成氣態(tài)巨星。主流對熱木星成因的解釋是遷移學(xué)說。該學(xué)說認(rèn)為，熱木星和其它氣態(tài)巨星一樣形成于霜線之外，但它在后期的演化過程中規(guī)帶向內(nèi)遷移到離恒星很近的地方，最終形成穩(wěn)定的短周期軌道。另一種解釋是熱木星的形成與氣態(tài)巨星無關(guān)，而是由超級地球吸積氣體而成。?
熱海王星
熱海王星是質(zhì)量與海王星類似，距離母星十分接近的系外行星，通常含有以氫和氦為主的大量氣體。和熱木星一樣，熱海王星的形成也有兩種：若是由軌道遷移而來，其內(nèi)部將會擁有較多的冰物質(zhì)；若是在當(dāng)?shù)刂苯有纬桑瑑?nèi)部金屬和耐高溫物質(zhì)會更多。??2004年發(fā)現(xiàn)，2007年確認(rèn)的Gliese 436 b是首顆探測到的熱海王星。對它的觀測表明其大氣正在被星風(fēng)剝離，形成類似彗發(fā)結(jié)構(gòu)的巨大氫云。?
流浪行星（Rogue Planet ），又稱星際行星（Iinterstellar Planet）, 自由漂浮行星（ Free-floating Planet）等，是一類不圍繞任何恒星公轉(zhuǎn)的行星，孤獨(dú)地游蕩在恒星際空間之中。它們很有可能是受其它天體的擾動而從原行星系統(tǒng)中被拋出的行星。
迄今我們探測流浪行星最行之有效的方法就是微引力透鏡法。2011年，日本和新西蘭的天文學(xué)家通過微引力透鏡法估計(jì)銀河系內(nèi)的流浪行星數(shù)量或?qū)⑹呛阈菙?shù)量的兩倍，即2000多億顆。但由于觀測方法的偶然性，我們實(shí)際觀測到的無家可歸行星數(shù)量只有區(qū)區(qū)數(shù)十顆。
拍攝圖像
天文學(xué)家于2008年首次拍到了太陽系外行星的直接圖像，包括一個(gè)單行星系的可見光快照和一個(gè)多行星系統(tǒng)的紅外線照片。類地行星可能就存在于這個(gè)三行星系統(tǒng)中，只是它們太暗根本就拍不了平常照片。
研究發(fā)現(xiàn)
加利福尼亞大學(xué)歐文分校的天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，系外行星有一條白天和夜晚的分界線，即所謂“終結(jié)者區(qū)域”，這里可能存在液態(tài)水，外星生命可能潛藏在此。
2023年，日本研究人員參與的一個(gè)國際團(tuán)隊(duì)在英國《自然》雜志上報(bào)告說，他們在距離太陽系約90光年的紅矮星LP791-18周圍發(fā)現(xiàn)了一顆與地球體積、質(zhì)量都差不多的系外行星LP791-18d。這顆行星半徑約為地球的1.03倍，公轉(zhuǎn)周期為2.75天，受沿外側(cè)相鄰軌道公轉(zhuǎn)的一顆體積和質(zhì)量都更大的行星引力影響，LP791-18d的軌道呈橢圓形。這顆行星上可能有活躍的火山活動，可能擁有大氣，能幫助人們探尋生命的起源。
2023年，一個(gè)國際天文學(xué)研究團(tuán)隊(duì)報(bào)告說，他們新發(fā)現(xiàn)了一顆太陽系外行星，圍繞由兩顆恒星組成的聯(lián)星系統(tǒng)公轉(zhuǎn)。這種“一仆二主”的環(huán)聯(lián)星運(yùn)轉(zhuǎn)行星將幫助深入理解行星的誕生和演化。相關(guān)論文發(fā)表在英國《自然·天文學(xué)》雜志上。
參考資料 >
NASA發(fā)現(xiàn)10顆系外行星 6顆比木星還大.今日頭條-中國青年網(wǎng).2022-02-18
韋伯望遠(yuǎn)鏡首次拍到系外行星直接圖像.中新網(wǎng).2022-09-04
韋布太空望遠(yuǎn)鏡首次發(fā)現(xiàn)系外行星：距地球41光年，直徑為地球99%.環(huán)球網(wǎng).2023-01-16
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)新類地行星Wolf 1069 b：距地球31光年，或存在液態(tài)水.今日頭條-環(huán)球Tech.2023-02-05
人類發(fā)現(xiàn)系外行星的7種主要途徑.人民網(wǎng).2016-07-22
天文學(xué)家首次證明系外行星的“終結(jié)者區(qū)域”可能存在外星生命.今日頭條-南方都市報(bào).2023-03-21
科學(xué)家新發(fā)現(xiàn)一顆可能有火山活動的系外行星.今日頭條-北京日報(bào)客戶端.2023-05-22
（科技）天文學(xué)家新發(fā)現(xiàn)一顆繞雙恒星運(yùn)轉(zhuǎn)的行星.今日頭條-新華社.2023-06-14