2019 年，諾貝爾物理學獎被授予加拿大裔美國宇宙學家詹姆斯·皮布尔斯(James Peebles)、瑞士天體物理學家米歇爾·马约尔(Michel Mayor)和瑞士天文學家迪迪埃·奎洛兹(Didier Queloz)，以表彰他們在宇宙學和系外行星相關領域的研究貢獻。

五年裏，諾貝爾物理學獎三次都頒給了天體物理學方面的，這對于曾經爲研究宇宙的一大批科學家無疑是一種認可和尊重，同時也鼓勵著新一代的人們積極爲星辰大海的夢想而努力。

我們今天就聊聊和這次諾貝爾物理學獎裏相關的研究——關于系外行星的那些事，以及認識光年之外的它們是如何被我們人類發現的。

什麽是系外行星？

系外行星，顧名思義，就是指在太陽系以外的行星。這些行星通常指的是那些環繞太陽系外的恒星公轉的行星，當然，“無父無母”的流浪行星也是系外行星的一種，我們今天的主角是環繞恒星的系外行星。

截至今天，人類通過以望遠鏡爲主的，結合其他觀測手段發現並已經確認的系外行星，總共有4126顆，但仍有發現的超過2800顆尚待確認。

這個數據其實是一個很小的數據，據估計，銀河系存在1000億-4000億顆恒星，假如每一顆恒星都至少有一顆行星，那僅銀河系至少也存在1000億顆行星。這是一個很保守的估計了，我們一顆普通的太陽已知的都有8顆，如果算上流浪的行星，銀河系行星的數量遠比恒星的數量多得多，這意味著我們還有很大的探索空間。

如何探測系外行星？

對于太陽系的行星，我們很早就已經認識到了包括水星、金星、地球、火星、木星和土星在內的6顆，因爲這幾顆行星都是可以在適當的季節和時辰用肉眼就可以看見的。但對于不可見的海王星和天王星，在沒有望遠鏡的時代，肉眼是不可見的。

直到1781年，天王星才由天文學家赫歇爾發現，1846年，海王星也正式被發現。

那麽，僅太陽系的行星被我們發現就經曆了很長一段時間，我們的科學家又是如何用二十多年的時間就發現並確認遠在數光年甚至數百光年的4000千多顆，被母星的光芒掩蓋的行星呢？

我相信，這肯定離不開科學家不厭其煩日複一日地觀測和在海量的圖像中識別的努力，但好的方法和觀測手段同樣很重要，下面我們就捋一捋都有哪些讓我們更容易發現系外行星的觀測手段和方法：

• 直接影像

這種方法簡單粗暴，但要求（紅外）望遠鏡精度很高，同時遙遠的行星非常巨大，通常比木星還要大，並且和自己的母星保持較遠的距離，同時自己有一定的熱輻射，不至于淹沒在自己母星的光芒中。

• 淩日法

所謂的淩日法，指的就是一顆行星從母星的盤面掠過時，由于遮擋的原因，母星的光度和亮度都會周期性地降低一小點。

科學家正是通過這微小的周期性變化，來判斷行星的存在，這是非常容易理解而又奏效的一種方法，已經發現並確認的系外行星，有七成多來自淩日法的運用。但淩日法有個很明顯的缺點——只能觀測在我們望遠鏡視角平面的行星。

• 天體測量

天體測量的基本原理是恒星和行星在獨立自轉的同時，還共同繞著它們的質量質心公轉，但由于恒星質量巨大，這個質心通常會在恒星裏面。盡管如此，恒星也會表現出周期性的搖擺，這個小小的搖擺幅度正是科學家判斷它的周圍有無行星的間接證據。

• 徑向速度

徑向速度的基本原理和天體測量的很類似，只不過這個要求恒星的盤面平行于我們的觀測視角，而天體測量要求恒星盤面垂直我們的視角。恒星的周期性搖擺，相對地球的觀測者而言，就是靠近遠離地球的徑向速度，這種速度會造成恒星輕微的紅移或藍移，也就是可以通過多普勒效應來探測行星。

• 微引力透鏡

微引力透鏡，這通常要求被觀測行星的母星後面有一顆背景恒星，也就是三點一線。當背景恒星的光線通過有行星存在的母星時，母星産生引力透鏡的同時，行星也會有，天文學家通常正是利用行星相對于母星較小的引力産生的微透鏡來判斷行星的存在，這種方法的缺點就是三點一線的持續時間很短，並且是不具有周期性。

總之，探測系外行星的方法有很多種，上面介紹的只是實際中用的比較多的，它們每一種方法都有自己的優缺點，但同時也是互補的，一顆系外行星的發現並確認，通常需要多種方法的相互驗證。

圖片來源網絡，侵刪。

新科學，新視野，新發現，歡迎您的關注，有其他問題請留言評論，謝謝。