星宇飄零2099

夜空中每一個遙遠、閃爍的光點，都是一顆恆星，都具有和我們太陽系一樣的可能性。這其中包括：外行星世界的可能性，生命的可能性，文明的可能性！在一個晴朗、漆黑的夜晚，宇宙有著無限的可能，你在仰望星空，而你的對面也可能有人正遙望著你！因此我們在研究恆星的同時，也在探索恆星的行星，因為行星才是生命的搖籃！下面就說下，我們是通過哪些手段研究太陽系外行星的？

研究系外行星要比恆星困難的多

在我們的印象中太陽除了自轉應該是固定在太空中的，行星圍繞著太陽公，這個想法其實是一個真實情況的近似值，畢竟，太陽的質量約佔太陽系質量的99.8% ！但實際上，太陽向其他行星施加引力，那其他行星的引力也會作用於太陽。如果我們把木星放大很多倍，太陽和木星的情況就像上面的動圖一樣。（這個有些誇張了）

這一點很重要，如果我們現在離太陽系很遠，而太陽和另一個巨大的天體正在圍繞軌道運行，我們會看到什麼？

如果我們處在這個系統的側面，就會看到太陽運動軌道的一部分朝向我們，另一部分遠離我們。對於光而言，當恆星向我們移動時，光會發生藍移，而當恆星遠離我們時，光會發生紅移。

通過長時間的觀察紅-藍-紅-藍的振盪模式，我們就可以測量：

• 通過震動的幅度，我們就能知道恆星軌道中運行的行星質量，

• 通過震動的週期變化，我們就能知道行星到恆星的距離，

毫不奇怪，用這種方法發現的第一批行星質量非常大，從距離上非常接近它們的母恆星，因為這是用這種方法最容易看到這類行星！但是我們還有第二種方法...

行星凌日法

行星凌日！通常情況下，當我們觀察一顆恆星時，恆星會發出大致恆定數量的光線。但是如果有行星從恆星前面經過的話，行星就會擋住一定比例的光線。如果我們的儀器足夠靈敏，就可以檢測到光發射量的微小變化。

這個方法需要我們觀察的角度基本上和行星軌道平面一致，恆星系的其他行星將會依次經過母恆星前面，擋住光線：

• 通過測量被擋住的光量，我們就能知道行星的直徑
  

• 通過測量遮擋的週期，我們就能知道行星到恆星的距離
  

在太陽系中我們經常會說水星和金星的凌日現象，這是因為從地球上看，水星和金星是唯一能阻擋太陽光的行星。

這就是開普勒計劃目前尋找行星的方法。

總結：研究案例，55 Cancri 一個五行星系統

總的來說，我們現在已經發現了超過1500顆太陽系外的行星！在這些行星中不僅有像水星、金星、地球和火星這樣的小型岩石行星。

還有像木星、土星、天王星和海王星這樣的大型氣態巨星。

我們還發現了“介於兩者之間”的行星。換句話說，這些行星看起來比太陽系所擁有的岩石行星要大得多，但卻沒有氣態巨行星那麼大。

這就是所謂的超級地球？

我們可以用以上兩種方法測量這顆行星：擺動和凌日。我們只要知道了它的質量和半徑，就能知道它的密度，也許我們還能知道這顆行星是由什麼構成的！

看一下巨蟹星座的55 Cancri，或稱rho Cancri，距我們地球只有40光年。首先通過擺動法探測到，55 Cancri至少有五顆行星圍繞著它運行。

雖然最外層的四顆行星是像木星那樣的氣態巨行星，但最裡面的一顆55Cancri e是屬於超級地球中的一顆。

這顆行星的密度為10.9克/立方厘米，幾乎是地球密度的兩倍，(地球是太陽系中密度最大的行星)。質量是地球的8倍多，但半徑只比地球大63% ！怎麼會這樣呢？

事實證明，這顆行星可能是一顆像木星一樣的氣態巨行星遺留的緻密、高壓縮的核心，並不是一顆簡單的金屬球！它的表面有可能是石墨，內層是鑽石。

我們知道木星的核心是固體，而不是氣體。但如果我們把木星推到離太陽很近的地方，木星的外層大氣會被太陽剝離或者吞噬。而留下一顆緻密的核心。

因此具我們推測55Cancri e原本可能是一個與土星大小相當的氣態行星。但隨著它的大氣層被逐漸剝離，就留下了一個比地球大不了多少的核心，但它的質量和密度要比地球大得多！

這就是我們目前研究探索系外行星的方法。

量子科學論

如今，關於發現太陽系外行星的消息不絕於耳，甚至發現太陽系外宜居行星的消息也不時傳來，已經不是什麼新鮮事兒了。那麼，距離遙遠且自身並不發光的系外行星，是如何被地球上的人類發現的呢？

北京天文館副館長陳冬妮曾在我們北京日報科技版撰文解答過這個問題。

我們一般人最可能想到的方法，就是用望遠鏡直接“看見”系外行星。

但是，和恆星相比，行星實在是太黯淡了。一般來說，行星在可見光波段的光度只相當於其母恆星的百萬分之一，甚至更少，而且行星的光亮通常都會消失在恆星耀眼的輝光中。利用現階段的觀測工具，很難直接獲得行星的可見光影像。

不過，這並不是說，這樣的方法完全不可行。

擋住母恆星的光亮，直接拍攝到行星的圖像，人類確實用這樣的方法也發現了一些系外行星。

不過要說明，這樣的所謂“看到”，也不是在可見光的範圍內，而是在紅外波段拍攝的。再一點，這樣“看到”的系外行星，都是個頭很大而且遠離母恆星的“超級木星”。因為在紅外波段，這些高溫行星輻射出比在光學波段多得多的輻射，因此獲得它們紅外波段的圖像相對容易。

雖然這是最直接也最可信的方法——眼見為實，連“豔照”都拍下來了，還錯得了？——不過，這樣發現系外行星受到很多侷限，成果也並不多。

下面我們就來介紹兩種目前最主要的發現系外星的方法。

其一是所謂視向速度法，天文學家可以測量行星通過引力作用對其母恆星運動產生的影響，間接推測出行星的存在。

1995年10月6日，瑞士日內瓦大學兩位天文學家米歇爾·邁耶和戴帝俄·奎羅茲，在飛馬座一顆恆星附近發現的行星，是第一顆被確認的圍繞主序星運行的太陽系外行星。他們採用的就是視向速度法。

在行星繞母恆星公轉的同時，母恆星也會繞著恆星－行星系統的質心運動，如果某顆恆星在視線方向（朝向或遠離地球的方向）的運動發生變化（很有可能是由於它的附近有行星存在），就會體現在它的光譜上，也就是我們熟知的多普勒效應。當光源遠離我們運動時，譜線會向光譜的紅端移動，我們稱為紅移，相反，如果光源朝向我們運動，譜線會發生藍移。

目前的觀測技術可以檢驗出恆星低至每秒1米的視向速度變化。這種探測方法有一個無與倫比的優點，它對恆星本身的性質沒有過多要求，基本上任何類型的恆星都可以用這種辦法來檢測是否有圍繞其運行的行星存在。

視向速度法最大的缺陷之一是無法確定行星的真實質量，但如果可以通過其他方法確定母恆星的質量，就能夠推斷出行星的真實質量。

這種方法目前仍然是採用最多、成果最豐碩的發現系外行星的方法。

其二是所謂凌星法。它依據的原理其實更為簡單。與我們熟悉的日食和月食原理一樣，當母恆星的行星剛好從它和地球之間經過時，行星就會遮擋住一部分來自背後母恆星的光芒，在地球上會觀測到母恆星的亮度有所下降，亮度下降多少主要與恆星和行星的尺寸有關。通過測量恆星的亮度變化，能夠推斷出行星的存在，同時得到行星大小的信息。

凌星法在諸多搜尋太陽系外行星的方法中，僅次於視向速度法，在過去的二十年間發現了很多系外行星。

此外，天文學家們還會用凌星持續時間變化法、微引力透鏡法、天體測量法、脈衝時變法、變星時變法、相對論光束法、偏振法等辦法來尋找太陽系外行星，但最常用、搜尋效果最好的，還是看起來原理更加簡單的視向速度法和凌星法。

洪良

系外行星不如恆星那般耀眼，因此天文學家一般先尋找系外恆星。而判斷這顆恆星是否有行星圍繞一般靠兩種方法。第一種就是觀察恆星的明暗變化。恆星一般情況下都是穩定的光源，因此如果發現一顆恆星有周期性的明暗變化，就說明有行星圍繞這顆恆星公轉。

另外一種方法就是觀察恆星的位置變化。如果一顆恆星會有小幅度擺動，就說明它在對行星做功。道理和我們擲鏈球時旋轉會繞質心小幅擺動一樣。行星的軌道半徑越小，擺動頻率越高，質量越大擺動幅度越大。因此根據公式就可以計算出行星的質量等相關信息。不過恆星和行星之間的質量差別很大，因此要求高精度的測量儀器（精度要求至在1角秒以下），否則這種擺動很難被發現。測量是否擺動也通過直接觀測或者觀察多普勒效應來判斷。當然，這種方法也同樣應用到了行星衛星的推測上。通過這兩種方法，科學家就可以初步瞭解到系外行星的基本信息。

細思極趣

科學家發現太陽系外行星的方法有很多種，不過一般都是利用天文望遠鏡觀測到的各種數據，間接獲得系外行星存在的證據。

對於距離較近的系外行星，可以確定行星的大小及公轉週期等少量數據。距離太遠了，基本就只能猜測可能有一顆行星繞恆星運動。要想測定系外行星的成分就更困難了，幾乎不可能。不過可以通過觀測恆星的光譜來猜測行星的可能成分。

1992年，人類利用脈衝星計時法觀測到了第一顆系外行星，亞歷山大·沃爾茲森和戴爾·弗雷使用這種方法發現了環繞著恆星PSR1257+12的行星。天文學家於2008年首次拍到了太陽系外行星的直接圖像。截至目前，科學家總共發現了大約1000多個系外行星。

目前科學家搜尋系外行星的方法主要有7種，包括天體測量學、利用狹義相對論、脈衝星計時法、直接觀察法、重力微透鏡法、徑向速度法、行星凌日法。不過這些方法各有利弊，需要根據具體情況進行使用，目前為止使用最廣泛且最具成效的方法是徑向速度法。

雖然方法各不相同，但原理都大同小異。系外行星不發光且距離地球太遠，用天文望遠鏡幾乎觀察不到。但系外行星的存在會對其所環繞的恆星產生某些影響，科學家們通過觀察恆星的光芒及運動等微小變化，就可以確定系外行星的存在。

這些觀測數據包括：恆星在天空中運行軌跡的變化、恆星的亮度因行星運動而發生的變化、恆星的二級光變曲線、恆星受行星引力拖曳而產生的多普勒頻移……

科學探索菌

請你瞭解一下凌日法，就是當某一或多個系外行星運行到其母恆星與地球中間，並且恰巧形成了三點或多點成一線，從地球方向觀測該系外行星阻擋住其母恆星發出的光、射線等物質，使其母恆星突然變暗、變弱，當該行星離開這條線時其母恆星會迅速恢復原來的狀態，而這個過程恰巧被地球上及太空中人造觀測設備觀測到，這就叫凌日法，是目前人類探索尋找系外行星和生命的主要方法，此外該系外行星是否宜居且擁有生命體系還要看它（按太陽系和地球標準）是否在適當的宜居帶位置、宇宙空間環境、是否擁有液態水、大氣、體積、溫度等因素能否滿足生命的生存條件。

李曉剛334

是通過光譜發現了，宇宙非常大，光的傳遞非常久。有的甚至要幾百億年。通過哈勃望遠鏡進行光譜分析，就能得到幾百億年前那個星系是什麼樣子？不過我們看到的只是過去，因為宇宙非常大，光傳遞非常久，從永看不到現在那個星系是什麼樣子？只有幾百億年後，我們才能看到現在那個星系的樣子。

柚子愛動物

這個問題是科學才知道的問題。但根據本人的愛好也瞭解一點，是根據恆星發出的光變暗程度推出行星的大小及位置的。

玩遍天下瓷

有幾種方法，行星的運行會使恆星向行星方向少量移動，這種規律振動就是發現行星的一個條件。

行星運行會擋住哼的光使恆星光減弱。

最後也是最難的至今只用這種發現一顆，直接觀察

nt01

太陽系外行星大多數是指太陽系以外的行星，歷史上天文學家大多都相信太陽系外存在很多行星。探測搜尋系外行星的方法有多種。大體分為利用狹義相對論搜尋、天體測量、脈衝星計時法、直接成像法、凌日法等。

碧海藍天1923105

凌日法，簡單地說就是通過觀察恆星發出的光被週期性的遮擋來發現行星並推測其週期等其他屬性

關鍵字: 太陽系 科學 外行星