【2022年终盘点】人类发现了多少系外行星？|恒星系统|系外行星|超级地球

#EXOPLANETS 2022

2022年天文学取得了不少引人注目的成果。银河系中心黑洞亮相，詹姆斯·韦布望远镜开光，龙宫小行星样本中发现氨基酸，DART撞击小行星大获成功……在系外行星领域也不甘落后。2022年，人类发现系外行星的总数已经突破的5000大关！

天文学家一直孜孜不倦地寻找系外行星，甚至是“第二个地球”。自从1992年首个系外行星现身至今已过去整整30年，探索的步伐从未停歇，用来发现行星的技术持续不断地发展。2022年发现了331颗系外行星，使得人类已经发现的系外行星达到了5235颗。

历年发现的系外行星数量 | 图源：NASA/IPAC/NexScl/Caltech

历年累计发现的系外行星数量 | 图源：NASA/IPAC/NexScl/Caltech

动画：33年来人类发现系外行星历程 | 来源：NASA/IPAC/NexScl/Caltech

1 · 行星类型

直径和质量是行星分类的重要指标项。通常可以根据这两个参数把系外行星简单分为四类——

与地球相近或比地球小的类地行星/固态行星（Earth-like / Terrestrial）
比地球更大更重但小于海王星的超级地球（Super-Earth）
与海王星相近或稍小些的类海王星/气态冰巨星（Neptune-like / Ice Giant）
与木星相近或更大的类木行星/气态巨行星（Jovian / Gas Giant）

类型
半径（RE）
比例
质量（ME）
比例
类地行星 ≤1.2
4.53%
≤2
4.83%
超级地球
1.2~2
14.50%
2~10
32.93%
类海王星
2~6
35.05%
10~50
19.03%
类木行星
＞6 45.92%
＞50 42.60%

2022年发现的系外行星质量分布 | 图源：NASA/NexScl/上海天文馆/施韡

从整体上讲，新发现的系外行星主要还是超级地球、气态巨行星，类地行星的占比还是比较少，只有大约4~5%。看来寻找“第二个地球”任重而道远。另一方面，"超级地球"的名单自然也越来越长，尚不清楚这是自然界的实际情况，还是因为受限于观测能力，大量的类似地球、火星、“超级水星”的星球尚未被发现。

2022年的发现中，质量最大的是 HIP 19976 c，达到木星质量的30倍；质量最小的是 K2-413 b，仅为地球36.3%，最大最小竟然相差26000多倍。直径最大的是 TOI-3540 A b，为地球的23.5倍；直径最小的是 HD 23472 d，为地球的3/4。离自己的母恒星最近的是 TOI-2445 b，轨道半长径0.0064天文单位，公转周期0.37天；离自己的母恒星最远的是天蝎座μ2 b，轨道半长径可能是242.4天文单位，它是由直接成像法观测发现的，其数据仍然存疑。那么有没有距离和公转周期与地球相近，母星又是类太阳恒星的呢？很遗憾，去年并未发现（基于最新发布的相关数据，部分行星仍缺乏准确的测量数据。）

质量最大
HIP 19976 c 木星的 30倍 质量最小 K2-413 b 地球的 36.3% 直径最大
TOI-3540 A b 地球的 23.5倍 直径最小 HD 23472 d 地球的 3/4 离自己的母恒星最近 TOI-2445 b

轨道半长径0.0064天文单位

公转周期0.37天

离自己的母恒星最远

天蝎座μ2 b

轨道半长径242.4天文单位（可能）

动画：2022年发现的系外行星质量与公转周期分布及其探测方法 | 来源：NASA/IPAC/NexScl/Caltech

TOI-1227 b 的直径与木星接近，然而它的母星却只是一颗红矮星，并且它的轨道半长径只有0.0886天文单位（不到水星与太阳距离的1/4），公转周期只有27.36天（与月球公转周期相当），这让它成为已知环绕小质量恒星运行的最大质量的行星。

2 · 行星距离

2022年新发现的331颗系外行星中，距离地球最近的是 GJ 1002 b 和 c，约16光年（4.85秒差距），最远的是 OGLE-2014-BLG-0319L b，约 2.5 万光年（7730秒差距）。

2022年发现的系外行星的距离分布统计 | 来源：上海天文馆/施韡

距离超过8000光年的20颗行星都是利用微引力透镜的方法发现的，这种方法在对付远距离及小质量行星方面有着独特的优势。例如距离同样达到2.5万光年的 OGLE-2018-BLG-0383L b 只不过是一颗质量为地球6.4倍的超级地球。

在我们身边50光年范围内又增加了13个新的世界，100光年范围内新增了37个。在这37个当中类地行星有4个，超级地球有7个。其中，GJ 1002 b 和 GJ 1002 c 值得关注，他们距离我们只有16光年，可能都位于该系统的宜居带内，它们的母星是一个M型红矮星。尤其是 GJ 1002 b，半径为地球的1.03倍，质量为地球的1.08倍，是“第二个地球”的有力候选者！

GJ 1002 恒星系统示意图 | 来源：NASA/NexScl/Suárez Mascareño, et al. 2022

3 · 观测方法

2022年新发现的这331颗系外行星主要是通过凌星法和视向速度法探测得到，分别占据了56.8%和34.7%。

探测方法
简介
直接成像法
Imaging 使用星冕仪遮挡恒星光芒，直接拍摄系外行星影像 天体测量法
Astrometry 测量恒星在天空中位置的摆动，通过力学关系探测系外行星 凌星法
Transit 行星从恒星前方经过时遮挡恒星一部分光线，通过测量恒星光度下降幅度推测系外行星的存在 视向速度法
Radial Velocity 行星的引力造成恒星轻微摆动，呈现视向速度上的变化，通过观测恒星光谱测量视向速度推测系外行星 微引力透镜法
Microlensing 遥远星体的光经过双星系统或行星系统发生微弱的引力透镜效应，使前景恒星的光度发生小幅上升 凌星计时法
Transit Timing Variations 在多行星系统中，系外行星的引力不仅会引起母星视向速度的变化，也会引起其他行星公转周期的变化，根据凌星光度变化有规律的偏差进行探测 食双星计时法
Eclipse Timing Variations 若行星围绕一个食双星系统（一对相互绕转相互掩食造成光度变化的恒星系统）公转，会造成食变周期规律性地提前或推迟。

2022年发现的系外行星对应的探测方法 | 来源：上海天文馆/施韡

凌星法的贡献者主要是“开普勒”望远镜（Kepler telescope）和“苔丝”（Transiting Exoplanet Survey Satellite，凌星系外行星巡天卫星）。
视向速度法是地面大型望远镜的主要观测手段，如 ESPRESSO、CARMENES等光谱仪提供了极高的分辨率。

4 · 探测项目

通过检索系外行星数据库我们发现，2022年发现的331颗系外行星分别来自至少21个观测站、观测设备或观测项目。有的是作为率先发现，有的是确认发现，有90颗系外行星是联合多个天文台探测发现。其中，TESS发现或确认了110颗，占比达到1/3，开普勒望远镜（含 Kepler 和 K2 项目）贡献了21%。

2022年发现系外行星的设备或项目 | 来源：上海天文馆/施韡

“苔丝”望远镜 | 来源：NASA

虽然过去发现系外行星的大户“开普勒”望远镜退役了，但从它的数据遗珍中依然可以挖掘出不少宝藏。另外，我们也欣喜地看到，随着TESS、詹姆斯·韦布望远镜升空，系外行星的发现率得以保持。同时，大量的地基望远镜也发挥着举足轻重的作用。

更值得一提的是，2022年“盖亚”卫星（Gaia）也有了自己的首个系外行星成果！此外，詹姆斯·韦布投入科学运行，也获得了系外行星的大气光谱，这对研究系外行星的宜居性，有着重要意义。

5 · 降级行星

随着观测数据越来越多，有13颗系外行星被认为可能是误报或称“假阳性”（FPP，False Positive Planet），它们被移出了已确认的系外行星的名单。