系外行星

什么是系外行星？

系外行星，又称太阳系外行星，是绕太阳以外的恒星运行的行星。几个世纪以来，人们一直猜测它们存在，但它们太暗，又离明亮的母恒星太近，找到一颗似乎几乎不可能。

如今我们知道行星很常见。研究表明，银河系中大多数恒星至少有一颗行星，这意味着银河系很可能拥有数千亿颗行星。

最早的发现

1992年，射电天文学家亚历山大·沃尔兹冈和戴尔·弗雷尔在一颗脉冲星周围发现了行星，脉冲星是爆炸恒星留下的旋转核心。脉冲星极其规律的射电脉冲中的微小变化暴露了这些行星。

1995年，米歇尔·马约尔和迪迪埃·奎洛兹宣布发现飞马座51b，这是第一颗在类太阳恒星周围发现的行星。这一发现令人震惊：一颗质量约为木星一半的气态巨行星，只用四天多就绕它的恒星转一圈。

这类行星后来被称为热木星，它们表明其他行星系统可能与我们的大不相同。马约尔和奎洛兹因这一发现分享了2019年诺贝尔物理学奖。

我们如何找到它们

凌星法：从我们的视角看，当一颗行星从恒星前方经过时，恒星会极其轻微地变暗。测量变暗的程度可以得知行星的大小，重复出现的亮度下降则给出它一年的长度。已知系外行星的大多数是用这种方法发现的。

径向速度法：行星的引力使恒星稍稍晃动。恒星朝我们靠近和远离时，这种晃动会使它的光先向蓝端、再向红端偏移。晃动的幅度揭示了行星的最小质量。

直接成像：用特殊仪器挡住恒星的强光，望远镜就能直接拍下一些行星。这种方法最适用于离恒星较远、体积大、年轻而炽热的行星。

其他技术还包括引力微透镜，即行星短暂地弯曲并增亮一颗更遥远恒星的光，以及精确计时，脉冲星行星就是这样发现的。

有多少颗？

截至2026年，NASA系外行星档案库列出了超过6400颗已确认的系外行星；这一数字于2025年9月突破了6000颗。还有数千颗候选者仍在核实之中。

它们种类繁多：气态巨行星、类似海王星的冰巨星、岩质行星，以及超级地球和亚海王星，后两者的大小处于我们太阳系中缺失的区间。这些介于中间的行星似乎是银河系中最常见的类型之一。

宜居带与TRAPPIST-1

宜居带是恒星周围的一圈轨道范围，在那里，岩质行星原则上可以在表面保持液态水。太近了水会蒸发，太远了水会冻结。处于宜居带并不保证有水或生命；大气的作用非常大。

TRAPPIST-1是一颗距离约40光年的小而冷的红矮星，拥有七颗大小与地球相近的行星，它们都比水星离太阳更近地绕着自己的恒星运行。其中三四颗位于宜居带内或附近。

由于红矮星很暗，它们的宜居带很窄。它们还经常发生耀发，可能会剥离行星的大气。迄今为止，韦布望远镜的测量显示，TRAPPIST-1最内侧的行星几乎没有厚厚的大气，对其他行星的研究仍在继续。

相关任务

美国航天局的开普勒望远镜（2009至2018年）盯着一片天区，用凌星法发现了2600多颗已确认的行星。它表明小型行星很常见。

2018年发射的TESS巡视几乎整个天空，重点关注明亮的近邻恒星。它发现的行星更容易从地面和太空进行详细研究。

詹姆斯·韦布空间望远镜研究系外行星的大气。当行星凌星时，一小部分星光会穿过它的大气，被吸收的颜色揭示出水蒸气、二氧化碳和甲烷等气体。未来的任务目标是直接拍摄类地行星。