系外行星

前篇談到恆星如何形成，但是只有恆星，若以恆星極端的高溫高輻射的環境應該無法令生命得以誕生並演化，也因此天文學家除了釐清恆星的生成，也一樣對系外行星存在與否，以及行星是如何形成也投入非常多資源與時間去研究。

長期以來，天文學家一直爭論著除了地球所身處的太陽系外，其他恆星周圍是否有行星繞行，這是一個很重要的問題，因為這長遠來看關乎我們地球甚至是人類在宇宙中是稀少甚至是獨一無二的存在，還是宇宙中智慧文明是星羅棋布呢？

直到1991年，安德魯·林恩等人聲稱運用脈衝星計時法發現了一個行星 PSR B1829-10的脈衝星行星。雖然結果受到注目，但林恩及其研究隊伍很快便撤回結果。

1992年，美國天文學家亞歷山大·沃爾茲森及戴爾·弗雷宣佈發現一個圍繞脈衝星PSR B1257+12的行星。這項發現迅速被確認，普遍認為這是首次對系外行星的確認。這些系外行星相信是由超新星的殘餘物所構成，或是巨型氣體行星的固體核心被超新星拋出所形成。

1995年10月6日，日內瓦大學的米歇爾·麥耶及戴狄爾·魁若茲宣佈首次發現一顆普通主序星（飛馬座51）的行星，這發現開展了當代的系外行星發現。先進的科技，特別是高解析度的光譜學，大大加速了新系外行星的發現。這些新發展讓天文學家可以憑行星對母星的重力影響間接偵測到系外行星的存在，亦有行星因為經過母星前面導致母星光度減弱而被發現。

截至2013年10月30日，人類一共發現了1031個系外行星，包括一些在早前已被發現但一度被外界否定，卻在後期才被證實的（如巴納德星的行星），當中很多都是由傑佛瑞·馬西的隊伍在加州大學的里克天文台和凱克天文台發現。現已發現了二十個擁有超過一個行星的星系，最早發現的一個為仙女座υ行星系統；另外亦有四個行星圍繞兩個脈衝星的情況。經紅外線觀測恆星盤亦顯示在一些行星系統中也存在著數以百萬計的彗星。那天文學家又是如何找到它們呢？

因為相較於母恆星，行星是非常暗淡的；在可見光的波長，它們通常只有母恆星百萬分之一的亮度。這種微弱的光源是很難檢測到的，而且母恆星的眩光往往會掩蓋掉行星的微光。有必要遮擋掉母恆星的光芒以減少眩光，才能從地球上觀測到；這樣做是對在技術上是很大的挑戰。

所有直接獲得影像的系外行星不僅都很大（質量比木星大），而且離母恆星也很遠。它們大多數還很熱，因此他們發出激烈的紅外線輻射；獲得的紅外線影像會比可見光影像更為明亮。

雖然目前絕大多數的太陽系外行星只能以間接的方法檢測出來，但直接影像法在將來可能成為最重要的方法。下列是已經被證實非常有用的間接方法：

當一顆行星繞著恆星公轉，恆星也會繞著質量中心在自己小小的軌道上移動。恆星徑向速度的變化 －就是它遠離或接近地球的速度－ 可以從因為都卜勒效應造成在譜線上的變化檢測出來。極小的速度變化，即使小到1m/s甚至更小，都可以看得出來。這是目前發現系外行星最有生產力成效的方法。它擁有的優點是適合各種性質的恆星；而缺點則是無法確知行星的質量，只能知道行星質量的下限。但是，如果可以從恆星的徑向速度區分出行星本身的徑向速度，就可以測量出行星真正的質量。還有一個限制是需要高信噪比，因此目前的技術只能檢測出距離160光年以內的系外行星。徑向速度法也用作確認凌日法的結果，一同運用則有助於估計行星的真實質量。

如果一顆行星從母恆星的前方經過，則觀測者會觀測到恆星的亮度會像滴了顆淚珠般下降了一點點。變暗的數值取決於行星的大小、恆星的大小，還有其它的因素等等。雖然他有大量的假陽性反應，而有必要做進一步的確認，但它依然是發現系外行星第二有成效的方法。凌日法可以提供行星半徑的資訊，有時它還能夠透過光譜研究行星的大氣層。配合徑向速度法，還可以提供更多的行星資訊。

當存在著多顆行星時，相互之間對其它的軌道會有微小的攝動。一顆行星凌日週期的小變化可以指示另一顆行星的存在，而無關乎這顆行星是否會凌日。如果一個系統存在著多顆凌日的行星，也可以利用這種方法確認它們的存在。這種方法的另外一種形式，是測量聯星的食，可以揭露環繞這兩顆恆星外側的行星；在2011年11月，就用這種方法發現了5顆行星

當恆星的重力場產生像透鏡一樣的微透鏡，會放大遙遠背景恆星的光。環繞著恆星的行星會導致探測到的恆星光度會隨著時間的推移產生異常的放大。截至2011年6月，這種方法的結果只檢測到13次，但是這種方法的優點是對距離母恆星遙遠的行星非常敏感。

天體測量包括精確測量恆星在天空中的位置，和觀察隨著時間推移的位置變化。由於行星的重力影響造成的恆星運動或許可以觀察得到，因為這種移動是非常的小，因此這種方法還不是很有成效。它只產生了幾個有爭議的檢測，然而它還是成功的用於調查以其他方式發現的行星的屬性。

很多恆星(如織女星)都被塵埃組成的恆星盤包圍，這些塵埃吸收了恆星的光再放出紅外線，因此可以被觀測。哈伯太空望遠鏡可以通過其近紅外線攝影機和多物體光譜儀觀測這些塵埃，而史匹哲太空望遠鏡可以接收更廣闊的紅外線光譜以得到更佳的影象。在太陽系附近的恆星之中，已有超過15%被發現有塵埃盤。

一般相信這些塵埃是由彗星或小行星碰撞中形成，而在恆星的輻射壓力下，很快便會把塵埃推至星際空間。故此偵測到塵埃盤便代表恆星附近有不斷的碰撞以補充失散的塵埃，是恆星擁有彗星或小行星的間接證據。例如鯨魚座τ附近的塵埃盤便顯示這恆星擁有比太陽系多出十倍以上，類似古柏帶中的物體。

在一些情況下塵埃盤可以顯示有行星的存在。有些塵埃盤中間有空洞或形成團狀，都可能表示有行星在＂清理＂其軌道或塵埃受到行星引力影響而結集。在波江座ε便發現了有這兩種特質的塵埃盤，意味著當中可能有一個軌道半徑達40天文單位的行星；通過視向速度法，亦發現了另一個軌道較細的行星。

在一些特殊情況，現代的望遠鏡亦可以直接得到系外行星的影象，例如行星體積特別大（明顯地大於木星），與母星有一段較大距離，以及較為年輕（故此溫度較高而放出強烈的紅外線）。

在2004年7月，天文學家們利用歐洲南天文台的甚大望遠鏡陣列在智利拍攝到棕矮星2M1207及其行星2M1207b。在2005年12月，2M1207b的行星身分被證實。估計這系外行星質量比木星高幾倍，而且軌道半徑大於40天文單位。直至2006年9月為止這是唯一被直接拍攝到而且被確認的系外行星。

當時還有另外三個疑似系外行星被拍攝到，包括豺狼座GQb、AB Pictoris b、及SCR 1845 b。截至2006年3月，當中未有任何一個被證實為行星；相反地，它們可能是小型的棕矮星。

2008年5月，加州大學伯克利分校的天文學家Paul Kalas從哈伯太空望遠鏡所拍照片中找到了到北落師門的一顆行星北落師門b，這是該望遠鏡首次直接拍攝到太陽系外行星，其亮度只有北落師門的10億分之一。

各位讀者，才不過短短的二十年間，天文學家就已經找到這麼多系外行星，而且當中也不乏屬於其他恆星的太陽系，即一個恆星周圍有好幾個行星圍繞，說到這裡，至少證明行星在銀河系中是極其常見的，之後再來聊一些特別的系外行星與行星形成的天文觀測。