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摘要：随着系外行星探测方法的日益成熟，系外行星探测取得了重要进展。利用多种探测方法，目前发现了3610颗系外行星。本文将对目前国际上采用速度法、凌日法的系外行星探测项目做简要介绍，主要包括其目标、设备、意义、主要成就及最新进展。在后续的文章中我们将继续介绍利用直接成像法和天体测量法方法的系外行星探测项目。
关键词：天体物理学；系外行星；探测方法
1 绪论
系外行星的探测和研究是目前国际天文学领域的研究热点之一。早在1995年，Mayor和Queloz就采用视向速度法在飞马座51附近发现了第一颗围绕主序恒星运动的木星质量级的系外行星飞马座51b。截止到2017年5月14日，已确认发现3610颗系外行星。[1]
美国宇航局（NASA）、欧洲航天局（ESA）、欧洲南方天文台（ESO）等机构连续密集地部署了多个系外行星探测计划。如NASA的詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）项目、开普勒（kepler）项目，ESO的欧洲超大望远镜（EELT）、等探测任务。
通过搜索位于宜居带内接近地球质量的岩质行星，获取来自类地行星的光谱，分析其大气组成，可获知其是否有生命的存在。若能探测到系外生命，这意味着地球不是唯一存在啊生命的星球，这将是人类认识史上的一大突破，将为整个人类社会开启一片崭新的天地。
2 利用径向速度法探测系外行星的项目介绍
径向速度法是通过搜寻系外行星所在的恒星母星相对地球视向速度方向发生相对运动时，行星受其影响所产生的微小波动，也叫做“多普勒效应法”。
自动行星仪（Automated Planet Finder）由NASA资助，位于汉密尔顿山。是一个2.4米的全自动望远镜并配备了高分辨率的光谱仪。探测目标是质量为地球质量5到20倍的行星（这类行星很可能有水，是岩质行星，并且具有大气层）。望远镜将在100光年范围内瞄准附近的恒星，并在6个月（5月至10月）内每天晚上进行观察，探测类地行星，寻找来自智能文明的信号。[2]
欧洲超大望远镜（EELT），直径39米，是世界上最大的光学/近红外望远镜，也是现存最大的天文项目，被誉为“世界上最大的眼睛”。它将建在智利北部，目前正在建设当中。该项目获得第一束光的目标是2024。它将解决我们这个时代最大的科学挑战，是现代观测天文学的圣杯之一。它的目标是在宜居带内寻找其他恒星周围的类地行星。[3]
系外岩质行星稳定光谱观测阶梯光谱仪（Espresso）是一种超级稳定的光学高分辨率光谱仪，旨在提供高精度的径向速度（RV）测量。该设施将安装在VLT的地下联合实验室（CCL），与迄今为止所建的其他仪器不同的是，它将从四个镜筒中获得光，然后将四个单位望远镜（UT）的光输入到摄谱仪中。由于Espresso将从四个镜筒中获得光，因此它具有更灵活的观察时间。Espresso的主要科学目标是：（1）测量岩石行星的高精度径向速度；（2）度量物理常数变化；（3）分析附近星系中的恒星化学成分。目前该仪器正处于为期三个月的欧洲初步验收阶段，预计将于2017年6月送往智利帕拉纳尔天文台（Observatory of Paranal）进行安装。[4]
太阳系外行星追踪（Exoplanet Tracker）项目，简称ET，是一种新型的相对多普勒径向速度（RV）仪。包括一个广角的迈克尔逊干涉仪和一个中分辨率光谱仪。ET在2008年9月对大约11000颗附近的恒星进行了大规模观测。过去十年寻找系外行星的数量大约是3000颗恒星。MARVELS的主要目标是提供最大的同质巨行星样本，以揭示巨型系外行星的多樣性，以及巨型行星系统的形成、迁移和演化的模型。 [5]
〖JP3〗HARPSN摄谱仪是一种高精度的无线电测速仪，类似于智利的3.6米ESO望远镜上的竖琴。它将安装在北半球拉帕尔马岛（加那利群岛），以便与美国宇航局的开普勒任务协同工作。HARPSN的主要科学依据是通过结合瞬变和多普勒测量来描述和发现类地行星。仪器已于2012年8月正式投入使用。[6]〖JP〗
霍比埃伯利望远镜（HET）是世界上最大的光学望远镜之一，其有效孔径为10米，有78平方米，六角镜阵列由91个部分组成。它的设计是革命性的。它有一个固定的55o旋转方位角，可以从麦克唐纳天文台看到81%的天空。HET的设计和构造有一个独特的目标： 以极低的成本收集大量的光。[7]
3 利用凌日法探测系外行星的项目介绍
凌日法是观察恒星亮度在有行星横穿或路经其表面时发生的细微变化。
Evryscope是一个望远镜组，设在拉古纳山天文台（MLO），目前正在建设中。它每隔2分钟监测一个重叠的8000平方米的视场，可以同时连续地指向可访问天空的每一部分，形成一个千兆像素级的望远镜。目前的系外行星调查仅限于100 至 1000平方米的视场，而Evryscope的视野则要大得多。Evryscope还在搜索记录日蚀的时序变化，以探测到在凌日系外行星和重叠双星系统中的非过渡物体。Evryscope的极大地视野还可以用于搜索和描述邻近恒星附近罕见的微引力透镜事件。[8]
匈牙利自动化望远镜网络（HATNetwork） 由7个小型望远镜组成，用于探测凌日系外行星。5个小型望远镜位于美国亚利桑那州威普尔天文台，2个位于美国夏威夷的Mauna Kea天文台。经度的大分离使我们能够在24小时内连续地监测天空，从而降低了因观测中断而产生的假性信号。自2003年以来，HATNetwork已经发现了60颗余系外行星。
南凯尔特人 （KELT South）是南非的一个机器人望远镜，其核心科学目标是探寻明亮的恒星凌日行星。KELT South由范德比尔特大学和南非天文台合作运作。它坐落在南非萨瑟兰的一幢大楼里，并有自动系统来测量天气，如果天气好的话，电脑就会打开建筑物的屋顶，望远镜也会指向向天空，收集观测到的所有行星的信息。该望远镜自2009年开始运行。由于要建立足够的观测来可靠地探测到一个短暂的行星的微小信号，必须观察至少3年才能开始在所获数据中寻找过渡。这个过程从2012年春季开始，目前正在进行中。 北凯尔特人 （KELT North）是通过对系外行星的光度测量北部天空中一些最亮的恒星周围寻找热木星的广角搜索。该调查工作由俄亥俄州立大学和范德比尔特大学联合开展，观测设施位于亚利桑那州的Winer天文台。该望远镜于2004年在Winer安装，科学观测始于2005年。KELT已宣布发现的行星有：KELT1b、KELT2Ab、KELT3b、KELT6b。
多地点的全天空照相机（MASCARA）项目，包括两组摄像机，分别位于北半球的La Palma 天文台，位于西班牙的加那利群岛和南半球的ESO的智利北部La Silla天文台。它的主要目的是找到最亮的凌日系外行星系统。为了让MASCARA监视着夜空中最亮的星星周围的行星，每个MASCARA組都配有5个摄像头。MASCARA有望为未来的太阳系外行星提供最明亮的目标。La Palma天文台的摄像机自2015年初开始运作，而La Silla天文台于2016年10月开始运作。
新一代凌日调查（NGTS）项目由一组紧凑的望远镜组成。科学目标是在明亮的恒星上进行大范围的行星搜索。位于智利的欧洲南方天文台（ESO）的Paranal天文台，其目的是为了从独特的天气条件中受益，并与VLT和e – elt协同进行后续科学研究。整个设施是在没有现场观察员的情况下完全自主的自动操作模式。这项调查的主要目标是寻找在海王星及其以下的大小范围内的凌日行星，以及直径在2到5个地球大小的明亮恒星。
4 总结与展望
本论文对利用径向速度法和凌日法探索系外行星的主要国际项目从科学目标，设备，意义，主要成就以及最新进展方面进行了总结。可以看到，利用径向速度法的探测项目主要是针对光谱仪做了进一步的改进。这些光谱仪的速度测量精度最小的可以达到1米/秒的速度变化，未来主要利用视向速度法的有系外行星探测项目的望远镜基本上是大口径望远镜，比如39米的欧洲超大望远镜项目（EELT）。对于利用凌日法探索的项目主要是对望远镜口径的改善，能够尽可能的增大视场，比如匈牙利自动化望远镜网络，由7个小型望远镜组成，并且分布在不同的地方，经度的分离，使得该望远镜可以24小时持续的观测。〖JP〗
参考文献：
[1]http：//exoplanet.eu/.
[2]http：//exoplanets.org/telescope.html.
[3]http：//www.eso.org/public/telesinstr/elt/.
[4]https：//obswww.unige.ch/wordpress/espresso/.
[5]http：//www.astro.ufl.edu/et/index.html.
[6]https：//plone.unige.ch/HARPSN.
[7]http：//www.as.utexas.edu/mcdonald/het/het_gen_01.html.
[8]http：//evryscope.astro.unc.edu/scienceplans/.
作者简介：李静（1986），女，汉族，四川仁寿人，博士，天文系副主任，主要研究领域：银河系结构，天文技术与方法。
关键词：天体物理学；系外行星；探测方法
1 绪论
系外行星的探测和研究是目前国际天文学领域的研究热点之一。早在1995年，Mayor和Queloz就采用视向速度法在飞马座51附近发现了第一颗围绕主序恒星运动的木星质量级的系外行星飞马座51b。截止到2017年5月14日，已确认发现3610颗系外行星。[1]
美国宇航局（NASA）、欧洲航天局（ESA）、欧洲南方天文台（ESO）等机构连续密集地部署了多个系外行星探测计划。如NASA的詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）项目、开普勒（kepler）项目，ESO的欧洲超大望远镜（EELT）、等探测任务。
通过搜索位于宜居带内接近地球质量的岩质行星，获取来自类地行星的光谱，分析其大气组成，可获知其是否有生命的存在。若能探测到系外生命，这意味着地球不是唯一存在啊生命的星球，这将是人类认识史上的一大突破，将为整个人类社会开启一片崭新的天地。
2 利用径向速度法探测系外行星的项目介绍
径向速度法是通过搜寻系外行星所在的恒星母星相对地球视向速度方向发生相对运动时，行星受其影响所产生的微小波动，也叫做“多普勒效应法”。
自动行星仪（Automated Planet Finder）由NASA资助，位于汉密尔顿山。是一个2.4米的全自动望远镜并配备了高分辨率的光谱仪。探测目标是质量为地球质量5到20倍的行星（这类行星很可能有水，是岩质行星，并且具有大气层）。望远镜将在100光年范围内瞄准附近的恒星，并在6个月（5月至10月）内每天晚上进行观察，探测类地行星，寻找来自智能文明的信号。[2]
欧洲超大望远镜（EELT），直径39米，是世界上最大的光学/近红外望远镜，也是现存最大的天文项目，被誉为“世界上最大的眼睛”。它将建在智利北部，目前正在建设当中。该项目获得第一束光的目标是2024。它将解决我们这个时代最大的科学挑战，是现代观测天文学的圣杯之一。它的目标是在宜居带内寻找其他恒星周围的类地行星。[3]
系外岩质行星稳定光谱观测阶梯光谱仪（Espresso）是一种超级稳定的光学高分辨率光谱仪，旨在提供高精度的径向速度（RV）测量。该设施将安装在VLT的地下联合实验室（CCL），与迄今为止所建的其他仪器不同的是，它将从四个镜筒中获得光，然后将四个单位望远镜（UT）的光输入到摄谱仪中。由于Espresso将从四个镜筒中获得光，因此它具有更灵活的观察时间。Espresso的主要科学目标是：（1）测量岩石行星的高精度径向速度；（2）度量物理常数变化；（3）分析附近星系中的恒星化学成分。目前该仪器正处于为期三个月的欧洲初步验收阶段，预计将于2017年6月送往智利帕拉纳尔天文台（Observatory of Paranal）进行安装。[4]
太阳系外行星追踪（Exoplanet Tracker）项目，简称ET，是一种新型的相对多普勒径向速度（RV）仪。包括一个广角的迈克尔逊干涉仪和一个中分辨率光谱仪。ET在2008年9月对大约11000颗附近的恒星进行了大规模观测。过去十年寻找系外行星的数量大约是3000颗恒星。MARVELS的主要目标是提供最大的同质巨行星样本，以揭示巨型系外行星的多樣性，以及巨型行星系统的形成、迁移和演化的模型。 [5]
〖JP3〗HARPSN摄谱仪是一种高精度的无线电测速仪，类似于智利的3.6米ESO望远镜上的竖琴。它将安装在北半球拉帕尔马岛（加那利群岛），以便与美国宇航局的开普勒任务协同工作。HARPSN的主要科学依据是通过结合瞬变和多普勒测量来描述和发现类地行星。仪器已于2012年8月正式投入使用。[6]〖JP〗
霍比埃伯利望远镜（HET）是世界上最大的光学望远镜之一，其有效孔径为10米，有78平方米，六角镜阵列由91个部分组成。它的设计是革命性的。它有一个固定的55o旋转方位角，可以从麦克唐纳天文台看到81%的天空。HET的设计和构造有一个独特的目标： 以极低的成本收集大量的光。[7]
3 利用凌日法探测系外行星的项目介绍
凌日法是观察恒星亮度在有行星横穿或路经其表面时发生的细微变化。
Evryscope是一个望远镜组，设在拉古纳山天文台（MLO），目前正在建设中。它每隔2分钟监测一个重叠的8000平方米的视场，可以同时连续地指向可访问天空的每一部分，形成一个千兆像素级的望远镜。目前的系外行星调查仅限于100 至 1000平方米的视场，而Evryscope的视野则要大得多。Evryscope还在搜索记录日蚀的时序变化，以探测到在凌日系外行星和重叠双星系统中的非过渡物体。Evryscope的极大地视野还可以用于搜索和描述邻近恒星附近罕见的微引力透镜事件。[8]
匈牙利自动化望远镜网络（HATNetwork） 由7个小型望远镜组成，用于探测凌日系外行星。5个小型望远镜位于美国亚利桑那州威普尔天文台，2个位于美国夏威夷的Mauna Kea天文台。经度的大分离使我们能够在24小时内连续地监测天空，从而降低了因观测中断而产生的假性信号。自2003年以来，HATNetwork已经发现了60颗余系外行星。
南凯尔特人 （KELT South）是南非的一个机器人望远镜，其核心科学目标是探寻明亮的恒星凌日行星。KELT South由范德比尔特大学和南非天文台合作运作。它坐落在南非萨瑟兰的一幢大楼里，并有自动系统来测量天气，如果天气好的话，电脑就会打开建筑物的屋顶，望远镜也会指向向天空，收集观测到的所有行星的信息。该望远镜自2009年开始运行。由于要建立足够的观测来可靠地探测到一个短暂的行星的微小信号，必须观察至少3年才能开始在所获数据中寻找过渡。这个过程从2012年春季开始，目前正在进行中。 北凯尔特人 （KELT North）是通过对系外行星的光度测量北部天空中一些最亮的恒星周围寻找热木星的广角搜索。该调查工作由俄亥俄州立大学和范德比尔特大学联合开展，观测设施位于亚利桑那州的Winer天文台。该望远镜于2004年在Winer安装，科学观测始于2005年。KELT已宣布发现的行星有：KELT1b、KELT2Ab、KELT3b、KELT6b。
多地点的全天空照相机（MASCARA）项目，包括两组摄像机，分别位于北半球的La Palma 天文台，位于西班牙的加那利群岛和南半球的ESO的智利北部La Silla天文台。它的主要目的是找到最亮的凌日系外行星系统。为了让MASCARA监视着夜空中最亮的星星周围的行星，每个MASCARA組都配有5个摄像头。MASCARA有望为未来的太阳系外行星提供最明亮的目标。La Palma天文台的摄像机自2015年初开始运作，而La Silla天文台于2016年10月开始运作。
新一代凌日调查（NGTS）项目由一组紧凑的望远镜组成。科学目标是在明亮的恒星上进行大范围的行星搜索。位于智利的欧洲南方天文台（ESO）的Paranal天文台，其目的是为了从独特的天气条件中受益，并与VLT和e – elt协同进行后续科学研究。整个设施是在没有现场观察员的情况下完全自主的自动操作模式。这项调查的主要目标是寻找在海王星及其以下的大小范围内的凌日行星，以及直径在2到5个地球大小的明亮恒星。
4 总结与展望
本论文对利用径向速度法和凌日法探索系外行星的主要国际项目从科学目标，设备，意义，主要成就以及最新进展方面进行了总结。可以看到，利用径向速度法的探测项目主要是针对光谱仪做了进一步的改进。这些光谱仪的速度测量精度最小的可以达到1米/秒的速度变化，未来主要利用视向速度法的有系外行星探测项目的望远镜基本上是大口径望远镜，比如39米的欧洲超大望远镜项目（EELT）。对于利用凌日法探索的项目主要是对望远镜口径的改善，能够尽可能的增大视场，比如匈牙利自动化望远镜网络，由7个小型望远镜组成，并且分布在不同的地方，经度的分离，使得该望远镜可以24小时持续的观测。〖JP〗
参考文献：
[1]http：//exoplanet.eu/.
[2]http：//exoplanets.org/telescope.html.
[3]http：//www.eso.org/public/telesinstr/elt/.
[4]https：//obswww.unige.ch/wordpress/espresso/.
[5]http：//www.astro.ufl.edu/et/index.html.
[6]https：//plone.unige.ch/HARPSN.
[7]http：//www.as.utexas.edu/mcdonald/het/het_gen_01.html.
[8]http：//evryscope.astro.unc.edu/scienceplans/.
作者简介：李静（1986），女，汉族，四川仁寿人，博士，天文系副主任，主要研究领域：银河系结构，天文技术与方法。