行星概述
太陽系外行星太陽系外行星，簡稱系外行星，泛指在太陽系以外的行星。歷史上天文學家一般相信在太陽系以外存在著其它行星，1990年代人類才首次確認系外行星的存在，而自2002年起每年都有超過20個新發現的系外行星。美國宇航局（NASA）在搜尋系外行星，探測到了18406顆類似行星的天體，確定了15847顆系外行星，並認為其中262顆系外行星可能宜居。天文學家將對這些行星作進一步的分析，進行額外的觀測，並最終進行確認。
偵測歷史
科學家研究太陽系外行星1855年，在東印度公司馬德拉斯天文台（Madras Observatory）工作的雅各（W. S. Jacob）發現蛇夫座70雙星系統軌道異常，懷疑當中有類似行星的物體；
1890年代，芝加哥大學及美國海軍天文台（United States Naval Observatory）的湯瑪斯·傑佛遜·傑克遜·希（Thomas Jefferson Jackson See）聲稱軌道異常證明該系統當中有一個公轉周期為36年的黑暗物體，但福雷斯特· 雷·莫爾頓（Forest Ray Moulton）隨即指出這樣的系統極不穩定。
在1950至1960年代，斯沃斯莫爾學院的彼德·范德（Peter van de Kamp）聲稱發現了繞著巴納德星公轉的行星。
1988年，加拿大天文學家布魯斯·坎貝爾（Bruce Campbell）等人的結果是首次獲得隨後觀測確認的發現，他們利用視向速度法發現圍繞仙王座 γ（少衛增八）的行星；然而因為當年技術條件所限，包括發現者本身的天文學界都對結果有所保留。也有人懷疑這些其實是質量介乎於行星和恆星之間的棕矮星。隨後不少觀測支持仙王座γ擁有行星，但亦有研究顯示相反的證據。最終到了2003年運用改進了的觀測技術方能證實。
1991年，安德魯·林恩（Andrew Lyne）等人聲稱運用脈衝星計時法發現了一個圍繞PSR 1829-10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。
1993年，波蘭天文學家阿萊克桑德·沃爾茲森（Aleksander Wolszczan）及戴爾·弗雷（Dale Frail）宣布發現一個圍繞PSR 1257+12的脈衝星行星。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（University of Geneva）的米歇爾·麥耶（Michel Mayor）及戴狄爾·魁若茲（Didier Queloz）宣布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。
2006年10月2日，人類一共發現了210個系外行星，包括一些在1980年代後期已被發現，卻在後期才被證實的，當中很多都是由傑弗里·馬西（Geoffrey Marcy）的隊伍在加利福尼亞大學的利克天文台（Lick Observatory）和凱克天文台（Keck Observatory）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。
2017年2月13日，國際天文學家團隊發布了迄今最大的一項系外行星觀測結果。團隊利用徑向速度法檢測到超過100個潛在的系外行星，包括一顆非常近的、距離地球僅8.1光年左右的行星。相關論文發表在最近一期《天文學期刊》上。
拍攝圖像
天文學家於2008年首次拍到了太陽系外行星的直接圖像，包括一個單行星系統的可見光快照和一個多行星系統的紅外線照片。類地行星可能就存在於這個三行星系統中，只是它們太暗根本就拍不了平常照片。
偵測方法
現時偵測
太陽系外行星1、天體測量法
天體測量法是搜尋系外行星最早期的方法。這個方法是精確地測量恆星在天空的位置及觀察那個位置如何隨著時間變動。如果恆星有一顆行星，則行星的重力將令恆星在一條微小的圓形軌道上移動。這樣一來，恆星和行星圍繞著它們共同的質心鏇轉（二體問題）。由於恆星的質量比行星大得多，它的運行軌道比行星小得多。到了2002年，哈伯太空望遠鏡才首次成功以天體測量法發現Gliese 876的行星。未來的太空天文台，例如美國國家航空航天局的太空干涉任務（Space Interferometry Mission），可能會運用天體測量法發現更多系外行星；但目前為止這方法仍未普遍成功。天體測量法的一項優勢是對大軌道的行星最為敏感，因此能和其它對小軌道行星敏感的方法互補不足。然而這方法需要數年以至數十年的觀測方能確認結果。
2、視向速度法
和天體測量法相似，視向速度法同樣利用了恆星在行星重力作用下在一條微小圓形軌道上移動這個事實，但是目標是測量恆星向著地球或離開地球的運動速度。根據都卜勒效應，恆星的視向速度可以從恆星光譜線的移動推導出來。因為恆星圍繞質心的軌道很微小，其運動速度相對於行星也是非常低的，然而現代的光譜儀可以偵測到少於1米每秒的速率變動。
3、脈衝星計時法
脈衝星是超新星爆炸後留下來超高密度的中子星。隨著自轉，脈衝星發出極為有規律的電磁波脈衝，因此脈衝的輕微異常能顯示脈衝星的移動。和其它星體一樣，脈衝星亦會受其行星影響而運動，故此計算其脈衝變動便可估計其行星的性質。這方法最初並非設計來偵測系外行星，但其敏感度是各方法之中最高，足以偵測到質量只有地球十分之一的行星。1992年阿萊克桑德·沃爾茲森（Aleksander Wolszczan）便是利用了這個方法發現了PSR 1257+12的行星，而且被迅速確認，成為首個被確認的系外行星系統。
4、凌日法
運用以上的方法可以估計系外行星的質量，而凌日法則可估計行星直徑。當行星行經其母星和地球之間（即凌），則從地球可視的母星光度便會輕微下降。光度下降的程度和母星及行星的大小相關，直至2006年9月一共有9個系外行星用了這兩個方法測量，而它們都是被了解得最深的系外行星。凌日法亦有助了解行星的大氣結構。當行星行經其母星，母星光線便會經過行星的最外層大氣。只要仔細分析母星的光譜，便能得知行星的大氣成份。而把發生次蝕時（即行星被其母星掩著）的光譜和次蝕前後的光譜相減，便可直接得到行星的光譜性質，從而得知行星的溫度，甚至能偵測到行星上雲的形成。
5、重力微透鏡法
重力微透鏡是重力透鏡現象的一種，是星體引力場導致遠處另一星體的光線路徑改變而造成類似透鏡的放大效應，這現象只會當兩個星體和地球幾乎成一直線才會出現。因為地球和星體的相對位置不斷改變，這種透鏡事件只會維持數天至數周。在過去十年，已觀測到超過一千次重力微透鏡現象。自此以後直至2006年，重力微透鏡法確認了四個系外行星。這是目前唯一可以偵測到圍繞主序星公轉而質量和地球相約的行星的方法。重力微透鏡法的顯著缺點是透鏡效果不能重複觀測，因為星體的直線排列幾乎不能再重現。另外因為這樣發現的系外行星往往在數千秒差距之遠，故此亦不可能以其它方法再次觀測。。
6、恆星盤法
很多恆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。即使塵埃的總質量還不及地球，它們的總表面積仍足反映到可觀測的紅外線。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。
7、直接攝影
因為行星相比於其母星都是非常暗淡的，所以一般都會被母星的光掩蓋，故此要直接發現系外行星幾乎是不可能的。但在一些特殊情況，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）。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。現時還有另外三個疑似系外行星被拍攝到，包括GQ Lupi b、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。
發展偵測
太陽系外行星觀測在太空進行偵測可以得到更高的敏感度，因為避免了地球大氣層擾動影響，以及探測到不能穿透大氣層的紅外線。預期這些太空探測器可以偵測到和地球類似的行星。歐洲航天局的對流鏇轉和行星橫越計畫（COROT，COnvection ROtation and planetary Transits）以及美國國家航空航天局的克卜勒計畫（Kepler Mission）均會使用凌日法。
COROT可以偵測到略為大於地球的行星，而克卜勒太空望遠鏡更有能力偵測到比地球更小的行星。預期克卜勒太空望遠鏡亦有能力探測到小軌道大型行星的反光，但不足以構成影像；正如月球的月相一樣，這些反光會隨時間而增加或減少，分析這些數據甚至可以顯示其大氣內的物質分布。透過這方法Kepler可以找到更多未被發現的系外行星。
2006年2月2日，美國國家航空航天局宣布因為財政理由要無限期擱置tpf計畫；2006年6月，美國眾議院的撥款委員會恢復部分撥款，讓計畫最少可進行至2007年。12月27日，COROT衛星升空。美國的克卜勒太空望遠鏡則預計在2008年11月發射。
命名方法
太陽系外行星命名是在母星名字後加上一個小寫英文字母。在一個行星系統內首個發現的行星將加上＂b＂，如51 Pegasi b，而隨後發現的則依次序為＂51 Pegasi c＂，＂51 Pegasi d＂等。不使用＂a＂的原因是因為可被解釋為母星本身。字母的排列只按發現先後決定，因此在Gliese 876系統內最新發現的Gliese 876 d卻是系統內已知軌道最小的一個行星。在51 Pegasi b於1995年被發現前，系外行星有不同的命名方法。最早被發現的PSR 1257+12行星以大寫字母命名，分別為PSR 1257+12 B及PSR 1257+12 C。隨後發現了一個更為接近母星的行星時，卻命名為1257+12 A而不是D。一些系外行星也有非正式的外號，例如HD 209458 b又稱歐西里斯。
性質特徵
大部分已知的系外行星都是圍繞和太陽類似的恆星，即恆星光譜為F，G或K的主序星，原因之一是搜尋計畫都傾向集中研究這類恆星。即使考慮到這點，統計分析亦顯示低質量恆星（恆星光譜為M的紅矮星）一般較少擁有行星或只有低質量行星。
所有恆星成分都以最輕的氫和氦為主，但亦有小量較重的原素如鐵，天文學家以此描述恆星的金屬性。較高金屬性的恆星通常擁有較多行星，而且行星亦傾向有較高質量。絕大部分已知的系外行星都是高質量的，當中90%是超過地球的10倍，很多亦明顯比太陽系最重的木星為高。然而這只是一種觀測上的選擇性偏差，因為所有偵測方法都利於尋找高質量行星。
這種偏差令統計分析難以進行，但似乎低質量行星實際上比高質量的更為普遍，因為在困難的情況下天文學家仍能發現一些只比地球質量高數倍的行星，顯示它們在宇宙中應甚為普遍。已知的系外行星中，相信絕大部分有大量氣體，如太陽系中的巨行星一樣。但這隻有經凌日法方可證實。部分小型的行星被懷疑由岩石構成，類似地球和其它太陽系內行星。
很多系外行星的軌道都比太陽系的行星要小，但這同樣是因為觀測限制帶來的選擇性偏差，因為視向速度法對小軌道的行星最為敏感。天文學家最初對這種現象很疑惑，但現在已清楚大部分系外行星（或大部分高質量行星）都有很大的軌道。相信在大部分行星系統中，都有一或兩個大型行星的軌道半徑類似木星和土星的軌道。軌道偏心率是用作形容軌道的橢圓程度，大部分已知的系外行星軌道都有較高的偏心率。
這並非選擇性偏差，因為偵測的難易程度和軌道偏心率沒有太大的關係。這種現象仍是一個謎，因為現時有關行星形成的理論都指軌道應是接近圓形的。這亦顯示太陽系可能是不平常的，因為當中所有行星軌道基本上都是接近圓型的。有關係外行星仍有不少未解之謎，例如它們的詳細成分和衛星的普遍性。其實最有趣的問題之一是這些系外行星能否支持生命的存在。一些行星的確是處於生命適居的範圍內，條件可能和地球類似；這些行星大都是類似木星的巨型行星，若它們擁有大型的衛星便是最有機會孕育生命的地方。然而即使生命在宇宙間普遍存在，若他們並非有高度文明，以星際距離之遠實難以在可預見的時間內發現。
重要行星
2M1207（藍色）及其行星2M1207b在系外行星研究歷史上有不少里程碑。1992年沃爾茲森及弗雷首次在《自然》發表發現系外行星的報告，顯示脈衝星PSR B1257+12擁有行星。脈衝星行星的發現仍被認為是不尋常的事51 Pegasi b是首個發現的主序星行星，由米歇爾·麥耶及戴狄爾·魁若茲於1995年在《自然》發表。天文學家最初都對這個“熱木星”（即小軌道大質量的氣體行星）感到驚訝，但很快便發現更多類似的行星。
1999年，HD 209458 b
HD 209458 b最初是用視向速度法發現，後來成為第一個被觀測到凌日的系外行星。凌日觀測證實了此天體的行星身份。
2001年，HD 209458 b
利用哈伯太空望遠鏡，天文學家發現了HD 209458 b的大氣層含有的鈉比預期低，顯示雲層遮蔽了低層的大氣。
2003年，PSR B1620-26c
2003年7月10日，施坦因·希古拉德森（Steinn Sigurdsson）及其研究隊伍分析了哈伯太空望遠鏡得到的資料，證實了PSR B1620-26c這個已知最古老的系外行星。這行星位於離地球5600光年的天蠍座M4星團，是唯一已知圍繞雙星的行星（母星分別為脈衝星和白矮星）。其質量為木星的兩倍，年齡估計有125億年。
2004年，Mu Arae d及TrES-1
2004年8月歐洲南天文台的高精度視向速度行星搜尋器發現了天壇座μ的一顆質為約為地球14倍的行星Mu Arae d，為截至2006年9月已知質量第三低的主序星行星，而且可能是首個太陽系以外的主序星的類地行星。同年，天文學家利用了4吋望遠鏡以凌日法發現了TrES的行星TrES-1，結果隨後由凱克天文台證實，成為由最小直徑望遠鏡發現的系外行星。
2005年，Gliese 876 d
2005年6月，紅矮星Gliese 876的第三個行星Gliese 876 d被發現。其質量約只有地球7.5倍，是已知第二低的系外主序星行星，而且幾乎可以肯定這行星由岩石組成。其軌道半徑只有0.021天文單位，公轉周期為1.94日。
2005年，HD 149026 b
2005年7月發現的HD 149026 b的核心質量為地球質量70倍，占其總質量的三分之二，是已知擁有最大核心的行星。
2005年，HD 188753 Ab
2005年7月，天文學學宣布發現在一個約在149光年以外的三星系統（黃、橙、紅色）中的行星HD 188753 Ab，對現今的行星形成理論造成挑戰。這是一個略為大於木星的氣體行星，圍繞天鵝座HD 188753系統的主星公轉，故稱為HD 188753 Ab，公轉周期為3.3日，軌道半徑約十二分之一天文單位。另外兩個恆星互相鏇轉周期為156日，並同時以25.7年周期繞著主星公轉，和主星距離約為土星與天皇星軌道半徑之間。這兩個恆星對主流的熱木星形成理論造成挑戰，這理論指大型氣體行星在一個較遠的距離形成，然後以未知的機制轉移到星系內圍；然而兩個恆星的存在使這個理論不適用，因為它們會妨礙外圍行星的形成。
2006年，ogle-2005-BLG-390Lb
2006年1月25日公布了OGLE-2005-BLG-390Lb的發現。這是已知最遠、亦可能是最冷的系外行星。這行星約在21,500光年以外的一個星系中心，以重力微透鏡法發現，質量估計為地球5.5倍，是已知質量最低的主序星系外行星。在此以前發現的低質量行星都只有很小的軌道，而OGLE-2005-BLG-390Lb的軌道半徑則估計有2.6天文單位。
2006年，HAT-P-1b
利用一個稱為“HAT”的自動小型望遠鏡網路，哈佛-史密松天文物理中心的天文學家發現了一個系外行星HAT-P-1b，其母星為450光年之外位於蝎虎座的一個雙星系統中的其中一個恆星，行星半徑為木星的1.38倍而密度只有木星的一半，是已知密度最低的行星。現時仍不清楚這行星如何形成，但相信這類低密度行星（包括HD 209458 b）會有助了解行星形成的過程。哈佛-史密松天文物理中心的羅伯特·諾伊斯（Robert Noyes）說：“我們不能不說發現HD 209458 b是一件僥倖的事，這個新發現提示了我們有關行星形成理論中遺漏的東西。”
2006年，SWEEPS-10
透過SWEEPS計畫（Sagittarius Window Eclipsing Extrasolar Planet Search），哈伯太空望遠鏡在銀河系中心區域發現16顆系外行星候選星。其中有一顆行星的質量最少為木星的1.6倍，公轉周期僅有10小時，故被命名為被命名為SWEEPS-10，也被稱為極短周期行星（USPPs）。此行星距離母星（估計為紅矮星）僅有120萬公里，因此表面溫度估計達攝氏1650度，為已知系外行星中最熱的一顆。
2009年，COROT-7b
2月3日，歐洲南方天文台宣布已發現環繞恆星柯洛7的系外行星COROT-7b。主導此發現的柯洛計畫表示因與母星的距離不到0.02個天文單位，所以軌道周期只有20個小時，為目前發現中軌道周期最短的系外行星。另該行星的直徑只有地球的1.7倍，但質量卻有地球的5.6-11倍，因此可能為岩石行星。然而離母星太近，該行星的表面溫度可能達1000-1500°C，所以有人認為該行星是由等量的水蒸氣和岩石所構成。
Gliese581e：在4月21日，歐洲南方天文台的天文學家宣布發現環繞Gliese581的第4顆行星，距離母星小於0.03個天文單位，質量只有地球的1.9倍，迄2010年一月仍是迄今發現最小、質量最接近地球，環繞著主序星的系外行星。
30顆新行星：在10月19日，宣布使用徑向速度法新發現了30顆行星。這是自發現系外行星以來，在一天之內宣布發現數量最多的一次。2009年10月也是在一個月內發現最多行星的月份，打破了2002年6月和2009年8月發現17顆系外行星的記錄。
61Virginis和HD1461：在12月14日，發現三顆行星，其中一顆是超級地球，另外兩顆質量與海王星相當的大行星。此外還發現一顆超級地球和兩顆未經證實行星環繞著HD1461。這些發現顯示在周圍鄰近的恆星發現低質量恆星的環繞軌道是很平常的。室女61是第一顆有超級地球環繞的類太陽恆星。
GJ1214b：在12月16日，用凌日法發現了一顆超級地球。經由質量和半徑測量得到的密度認為這顆行星可能是一顆75%是水，%是岩石構成的海洋行星。在這顆行星上的一些水應該是異於尋常的iceVII。這是MEarth計畫發現得第一顆系外行星，這個計畫利用凌日法發現經過M-型恆星前方的超級地球。
2010年，格利澤581（Gliese581）
9月30日最像地球行星,天文學家發現迄今最像地球的一個太陽系外行星，它位於恆星系統的“宜居帶”（Goldilockszone）內，可能適合生命存在。所謂宜居帶，是指行星距離恆星遠近合適的區域，在這個區域內，恆星傳遞給行星的熱量適中，行星既不會太熱也不太冷，有可以讓液態水形成海洋、湖泊及河流的條件。這個類地球行星是一個多岩石的星球，位於天秤座，環繞一個恆星運行，該處距離地球約二十光年，是迄今發現最像地球的星球。
它環繞的恆星名為Gliese581，是一個紅矮星系，系內迄今共發現六個行星。天文學家把這顆“超級地球”命名為格利澤581g（Gliese581g）。
格利澤581g（Gliese581g）的質量是地球的三點一至四點三倍，直徑是一點二至一點四倍，地心吸力類似或略高於地球，意味人類可以在其表面走動。而它的公轉周期約三十七個地球日。
HIP13044b:11月在其他星系形成的行星，原屬星系已被銀河系併吞。距離地球約2000光年。
宜居行星
行星作為基準點，圖片中第一排右下側單獨的行星是太陽，旁邊的小黑點是地球和木星。在這些候選系外行星中，位於“宜居地帶”可能孕育生命的系外行星達到54顆。“宜居地帶”是類地行星與主恆星保持著適當的距離，使行星表面可維持液態水資源，以及類地生命體。
如果克卜勒探測器在1000光年之遙觀測太陽，並發現金星從太陽前方掠過，但只有八分之一的可能探測到地球的存在。為了進一步評估系外行星的總數，科學家進行頻繁觀測，並將評估數據推廣至整個銀河系。科學家一直認為銀河系記憶體在著1000億顆恆星，但是2010年美國耶魯大學科學家描述稱銀河系內恆星數量接近3000億顆。美國宇航局退休天文學家史蒂芬-馬蘭稱，正如卡爾-薩根所說的，宇宙中存在著億萬億萬個世界！
2013年1月，天文學家們藉助用於衡量其它行星與地球相似性的“地球相似性指數（ESI）”對已確定的行星進行鑑定和篩選，選定了262顆可能適合人類居住的行星。它們包括4顆subterrans（似火星的行星），23顆terrans（地球大小的行星），以及235顆superterrans（超級地球大小的行星）。
PHL的天文學家根據這些候選行星的宜居性進行了排序，其中24顆行星的地球相似性指數超過0.90，這表明它們與地球極為類似。例如，他們發現的最佳宜居行星是一顆與地球一般大小的行星，它圍繞其母恆星KIC-6210395鏇轉一周所用的時間是231天，它從其母恆星接收的光是地球從太陽接收的光的約70%。預計該行星還會有更多特點與地球類似，天文學家還將對其作進一步的分析。
系外行星
發現的系外行星HD106906b其質量甚至達到11倍木星質量，軌道半徑竟然為650個天文單位（1個天文單位為日地距離），太陽系內的冥王星軌道半長軸也只有39個天文單位。
科學家認為HD106906b超出了現有的系外行星形成理論，目前該理論認為行星是由聚集在恆星周圍的物質聚集形成的，過程可長達數百萬年。當行星初具規模時還可以繼續增加質量，比如吸引一些小行星、塵埃等，但是HD106906b行星的軌道非常遙遠，而且中央恆星的引力顯然無法顧及到如此遠的宇宙空間，因此該理論顯然無法解釋在650個天文單位上是如何形成行星。
於是天文學家開始調查是否可能存在快速引力坍縮的現象，在極短的時間內形成該行星，結果發現這個途徑也無法解釋，那么只有最後一個解釋：這是一個曾經具備形成雙星系統條件的天體系統，由於某種原因大質量行星無法聚集足夠的物質來點燃核聚變，但科學家還提出了質疑，通常情況下雙星系統存在一定的質量比，不超過10比1，而HD106906b卻超過100比1。
