编者按：
系外行星总数突破6000颗，人类探索宇宙的脚步从未停歇。从飞马座51b的首次发现，到如今数千个世界的确认，我们正在一步步揭开银河系行星系统的神秘面纱。而这一切，不仅是科学家的使命，也可以是每一个仰望星空的你，触手可及的探索。
前不久，国家天文台光学天文研究部与国家天文科学数据中心联合发起公众科学项目——“逐影寻星计划”，旨在凝聚业余天文爱好者的力量，共同构建系外行星数据库。
为了帮助您更深入地理解此项计划的科学背景与巨大潜力，我们将分两期分享《已知系外行星突破6000颗——三十年探索历程与“逐影寻星”新征程》文章。 您不仅可以了解系外行星三十年的壮阔探索历程，更将清晰地看到，“逐影寻星计划”在此领域中所扮演的独特角色与珍贵价值。
系外行星研究的背景与发现历程
所谓系外行星，是指围绕太阳系之外恒星运行的行星。早在上世纪末，天文学家才首次确认了此类行星的存在。1992年，科学家发现了围绕一颗脉冲星旋转的地球质量行星；1995年，人类首次探测到围绕类太阳主序星运行的系外行星——著名的飞马座51b。这标志着系外行星研究的真正开端。从那以后，系外行星的发现进入快车道。到了2019年，已确认的系外行星数量突破了4000颗；2022年又突破5000颗；仅三年后的2025年9月，NASA官方确认的系外行星更是超过了6000颗。也就是说，在短短30年间，我们从零增长到了数千颗系外行星，拓展了人类对宇宙中行星系统的认知版图。
伴随着观测技术和方法的进步，系外行星发现速度显著加快。目前登记在册的6000多颗系外行星分布于约4460个行星系统中（其中包含多个行星的系统近千个）。值得注意的是，这仅仅是冰山一角——全球各项目探测到的系外行星候选体还有数千等待确认。NASA系外行星档案数据库显示，已有超过8000个候选体有待进一步观测确认（仅NASA的TESS巡天卫星一项就贡献了约7668个候选对象）。每一颗新增的确认行星都为科学家提供了宝贵的数据，帮助我们了解行星形成的条件、类地行星在宇宙中出现的频率，以及该往何处去寻找它们。可以说，从1995年的“第一颗”到2025年的“第六千颗”，人类在系外行星探索之路上实现了跨越式发展，这一里程碑不仅见证了技术的飞跃，更象征着我们离回答“我们是否孤独”的终极问题又近了一步。
探测方法与关键进展：揭秘系外行星的发现细节
推动系外行星研究飞速发展的，是一系列日益成熟的探测技术和全球科研力量的投入。最早探测系外行星采用的是视向速度法：当行星围绕恒星运行时，引力会拉动恒星产生细微“摇摆”，从而使恒星光谱的谱线呈周期性红移蓝移。1995年发现飞马座51b正是视向速度法的胜利典范。此后欧洲南方天文台的HARPS高精度光谱仪等装置进一步提高了视向速度测量精度，在过去的30年中发现了大量巨行星和超级地球候选体。迄今视向速度法仍是确认系外行星质量、发现长周期行星的关键手段之一。
进入21世纪后，凌星法（又称过境法掩星法）异军突起，成为发现行星的“利器”。凌星法通过监测恒星亮度的微弱下降来判断是否有行星从其盘面前经过。由于同时可以获取行星半径等信息且适合大规模监测，凌星法贡献了70%以上的系外行星发现。2009年，美国NASA发射开普勒太空望远镜（Kepler），连续几年的时间中凝视着数十万颗恒星，单凭凌星法就发现了数千颗系外行星候选体，确认的行星超过两千颗，为这一领域带来革命性突破。前些年接棒开普勒的苔丝空间望远镜（TESS，凌星系外行星巡天卫星）开展了全天巡天，监测全天空中较明亮的恒星，迄今已确认约700余颗行星并提供了海量候选体。由于TESS观测的恒星平均比开普勒目标亮度高出约八倍，许多新发现行星所在恒星更亮，使后续通过视向速度的后随观测精确测量其质量、乃至用大型望远镜观测其大气成为可能。这使我们能够对新发现的行星开展更详细的特性研究，极大提高了可深入研究的大样本行星数量。
除了凌星法和视向速度法，科学家还发展了其他巧妙的方法。例如，利用直接成像技术，天文学家使用自适应光学或星冕仪遮挡恒星光芒，从而直接拍摄到行星的微弱光点。这一方法难度极高，截至目前直接成像确认的系外行星不足百颗（多为大质量、年轻且远离母星的行星）。又例如，微引力透镜通过监测远方背景恒星因前景行星系引力场经过而产生的短暂亮度放大来探测行星，已在银河系凸起方向发现了上百颗远距行星，包括一些自由漂泊的“流浪行星”。NASA计划利用即将发射的南希·罗曼空间望远镜执行大规模微透镜巡天，以发现大量距母恒星数千光年的系外行星。此外，天体测量法通过精确测量恒星在天空中的位置随时间的微小周期摆动来推断行星存在。欧洲的盖亚（Gaia）空间望远镜正应用该技术，有望在未来几年发现新的行星候选体。目前盖亚的数据分析仍在进行，未来它将填补长周期、大轨道行星发现方面的空白。
可以说，从地面大型光谱仪到太空望远镜，从美国NASA到欧洲、亚洲等各国科研团队，全球科学界在系外行星研究中投入了巨大努力，开发出多种互补的观测手段。值得一提的是，在行星发现和确认的过程中，业余天文爱好者和公众志愿者也逐渐发挥作用——他们通过参与诸如Zooniverse“行星猎手”等项目协助筛选凌星信号，在诸多发现中贡献力量。正如NASA系外行星档案项目科学家奥罗拉·凯瑟利所强调的：“要想充分利用那些产生海量候选行星的任务成果，我们确实需要整个社区共同努力，将候选行星转变为确认行星”。全球科研力量的协作，以及公众科学的加入，有望让系外行星的发现真正进入“加速模式”。
6000颗行星，6000个世界：系外行星的多样性及其意义
截至2025年9月，已确认的6000余颗系外行星展示出极为丰富的类型多样性。从大小来看，这些行星覆盖了从比地球还小的“亚地球”，到堪比木星的巨型行星，以及介于二者之间的超级地球和类海王星等各种尺寸。统计研究显示，相较我们太阳系中岩质行星和气态巨行星各居一半的情况，小尺寸的岩石行星在银河系中可能更加常见。许多恒星周围存在着我们太阳系所没有的中等大小行星（介于地球和海王星之间，俗称“迷你海王星”或“大号超级地球”），这预示着行星的形成和演化道路比我们想象的更加多样。总体而言，我们已经确认行星的存在比恒星还要普遍——换言之，几乎每颗恒星周围都可能有行星相伴。
在轨道分布上，大部分已知系外行星轨道都比太阳系行星更为紧凑。这一方面是因为近轨道行星更易被探测，另一方面也揭示了许多行星系统与太阳系的显著不同。例如，我们发现了大量“热木星”——这类木星大小的气体巨行星竟然贴近母恒星运行，其轨道距离比水星绕太阳的距离还近。热木星的存在挑战了传统行星形成理论，暗示巨行星可以在形成后迁移到紧邻母星的炙热区域。又如，一些系统中存在多颗行星共舞的现象：开普勒-11、TRAPPIST-1等恒星周围发现了六七颗行星拥挤在比地球轨道更小的范围内，构成紧凑的多行星系统。而在双星系统中也不乏行星踪迹——开普勒-16b就是首个确认围绕双星公转的“塔图因”行星，其发现证明了行星可在双恒星引力场中形成并保持轨道稳定。
除了常规分类，这6000多颗行星还呈现出许多出乎意料的奇特世界，极大地拓宽了行星科学的视野。例如，有些行星的运行不围绕任何恒星，成为独自漂泊星际空间的“流浪行星”。我们还发现行星可以围绕死亡恒星运行——如已枯竭的白矮星甚至脉冲星也有行星伴绕，这在早年是不可想象的。极端的系外行星更是层出不穷：科学家识别出炽热熔岩覆盖表面的“熔岩世界”，密度低得如同泡沫塑料的“蓬松行星”，甚至预测某些极热巨行星的大气云层中可能凝结出宝石雨（如高温下的铝氧化物晶体形成“宝石云”)……这些闻所未闻的奇异星球表明，宇宙中的系外行星远比太阳系丰富多彩。
丰富的行星样本具有重要的天体物理学意义。首先，不同类型行星的存在为检验和发展行星形成理论提供了宝贵依据。比如，热木星的发现促使科学家发展“行星迁移”理论来解释巨行星可以向内移动；多行星紧凑系统则对行星动力学稳定性提出了新问题。其次，统计上看，岩质行星的普遍存在性意味着类地行星并非稀有，从而提升了宇宙中存在第二个“地球”的可能性。同时，我们也注意到太阳系的特殊性——目前尚未在其它系统中找到与太阳系完全类似的架构，这促使我们反思太阳系形成历史的独特之处。最后，每一颗新的系外行星都是一个天然实验室。通过研究不同环境下行星的大气组成、内部结构和轨道演化，我们可以深入了解行星在各种极端条件下的物理和化学过程。这不仅有助于拓宽行星科学，更为寻找宜居世界、探索生命起源提供了指导。正如NASA系外行星项目科学家道恩·杰利诺所言：“我们发现的每一种不同类型的行星都为我们提供了关于行星可在何种条件下形成，以及类似地球的行星有多普遍、应当到哪里寻找它们的信息。如果我们想知道宇宙中是否只有我们，掌握所有这些知识至关重要”。
未完待续
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