仰望星空，你是否有過這樣的疑問：除了我們的太陽系，宇宙中其他恆星的周圍，是不是也存在著行星？它們是怎麼诞生的？又是否可能孕育生命？
為了解開這些謎團，台北天文館日前特別邀請中央研究院天文及天文物理研究所助研究員湯雅雯博士，舉辦專題演講「搜尋太陽系外的行星形成」，帶領民眾深入探索系外行星的世界，從發現歷史到最新技術，一步步揭開人類尋找「第二個地球」的壯闊旅程。
一、從 1995 年開始，人類終於找到「太陽系以外的行星」
1995 年，瑞士天文學家 米歇爾・麥爾（Michel Mayor） 與 迪迪埃・奎洛茲（Didier Queloz） 首次發現繞著其他恆星公轉的系外行星「飛馬座 51b」，從此開啟了系外行星研究的序章。這項劃時代的發現，也讓兩位科學家在 2019 年榮獲諾貝爾物理學獎。湯雅雯博士指出，截至目前為止，人類已發現超過 5,000 顆系外行星，而且這個數字還在不斷增加中。這些行星大小不一、軌道各異，有的像木星一樣巨大，有的則比地球還小，它們的存在徹底顛覆了我們對宇宙的認知。
二、我們怎麼「看見」系外行星？四大搜尋方法一次看懂！
由於系外行星距離地球非常遙遠，直接看見它們並不容易。天文學家們發展出多種巧妙的觀測方法，來間接推測行星的存在：
1️⃣ 星光的都卜勒效應（Radial Velocity）
- 原理：當行星繞恆星運行時，會造成恆星輕微「搖擺」，改變我們接收到的星光頻率。
- 優點：可推斷行星質量與軌道周期。
- 限制：較難發現質量小的行星或距離恆星远的行星。
這個方法在 1995 年首度成功發現系外行星，也讓麥爾與奎洛茲拿下諾獎。
2️⃣ 掩星法（凌星法，Transit Method）
- 原理：當行星通過恆星前方時，會使恆星亮度微微下降。
- 優點：可同時分析行星大小、軌道傾角，甚至大氣成分。
- 限制：行星軌道必須側向對準地球才能觀測到。
這是目前發現最多系外行星的方法，如 NASA 的克卜勒與 TESS 太空望遠鏡都仰賴此法。
3️⃣ 重力微透鏡法（Gravitational Microlensing）
- 原理：當一個天體經過背景恆星前方，其重力會像透鏡般放大背景星光。
- 優點：可偵測到距離很遠或質量極小的行星。
- 限制：事件罕見，無法重複觀測。
4️⃣ 直接成像法（Direct Imaging）
- 原理：直接用望遠鏡拍攝行星反射或發出的光。
- 優點：能真正「看見」行星，研究其大氣與表面特性。
- 限制：技術難度高，目前僅能觀測到年輕、大質量、距離恆星遠的行星。
三、行星的搖籃：拱星盤——太陽系的童年寫照
湯雅雯博士強調，要了解行星如何形成，不能只看成熟行星本身，還必須回到它們的「出生地」——拱星盤（Circumstellar Disk）。
這些盤狀結構由氣體與塵埃組成，環繞在年輕恆星周圍，就像當年太陽系的模樣。天文學家相信，行星就是在這些盤中，經由塵埃聚集、氣體累積而逐漸形成。
她分享了一張由 哈伯太空望遠鏡 拍攝的拱星盤影像，其中某些盤面上出現明顯的螺旋結構或空隙，這些很可能就是正在形成中的行星「清理出來的路徑」。
四、台灣的貢獻：我們也在「看星星」的路上扮演關鍵角色！
湯雅雯博士自豪地表示，台灣在這場探索系外行星的國際任務中，絕非旁觀者。中央研究院是阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列（ALMA）的正式成員，不僅參與望遠鏡的建造，還負責設計與製造關鍵的接收機設備。
ALMA 由 66 座高精度天線組成，是目前世界上最強大的電波天文台之一。它能夠穿透塵埃雲，觀測到恆星形成區與原行星盤中最細節的結構。
2017 年，湯雅雯與研究團隊利用 ALMA 觀測位於御夫座的 AB 星，首次拍攝到盤面上壯觀的旋臂結構，這些結構很可能就是行星正在誕生的徵兆。雖然還無法百分之百確認那就是行星，但已是邁向直接證據的一大步。
五、未來展望：新世代望遠鏡，有望揭開行星形成最終篇章
湯雅雯指出，目前絕大多數系外行星仍是透過掩星法與都卜勒效應發現的，這些方法較適合觀測距離近、質量大、軌道週期短的行星。
若我們想找到更年輕、更遠、甚至類似地球的行星，就必須仰賴更高解析度的直接成像技術。好消息是，**詹姆斯・韋伯太空望遠鏡（JWST）與未來的南希・葛莉絲・羅曼太空望遠鏡（Roman Space Telescope）**都已蓄勢待發，預計將帶來更多突破性發現。
六、結語：系外行星探索，是科學也是夢想
從第一顆系外行星的發現，到如今能「看見」行星形成的蛛絲馬跡，人類對宇宙的認知正在以驚人的速度擴展。而這一切，離不開全球科學家的通力合作，也離不開像湯雅雯博士這樣默默耕耘的研究者。
或許在不久的將來，我們真的能找到另一顆擁有藍天、海洋與生命的星球。而那個世界，也許正等待著我們去探索。
