本文发表在《大众科学》的前博客网络上，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
时代的确在变化。二十多年前，发现一颗新的系外行星总是被视为头版新闻。近年来，一颗新发现的行星几乎没有被提及，只是在NASA的系外行星档案中积累的数千个行星确认中增加了一个数据点。与许多领域的努力一样，系外行星学正在向大数据领域过渡。
虽然这种情况可能会让行星猎人在为他们的世界换取日益减少的赞誉时感到沮丧，但看到银河系行星普查的精细统计数据揭开面纱却令人兴奋。毫不夸张地说，迄今为止发现的几乎所有东西都令人惊讶。
回想起来，第一个系外行星系统是伽利略在1610年发现的，当时他将望远镜对准木星，并注意到木星的四个最大卫星的运动。木星的伽利略卫星（木卫一、木卫二、木卫三和木卫四）形成了一个紧凑的、几乎完全共面的世界家族，它们在近圆轨道上运行，加起来约占木星质量的万分之二，并且轨道周期从短短的两天（木卫一）到两周以上（木卫四）。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
这种基本结构，由轨道周期的范围以及卫星质量与行星质量的比率定义，在土星和天王星的卫星系统中得到了令人愉悦的复制。但是，它与太阳系的结构不相似，太阳系中最大的行星质量是太阳的千分之一，并且行星的轨道周期比大行星的卫星长得多。
令天文学家感到持久惊讶的是，现在很清楚，银河系中的平均行星系统看起来更像木星的卫星，而不是太阳的行星。大约一半的附近恒星至少有一个（通常是几个）质量远大于地球且轨道周期从几天到几周的世界；在我们的系统中，微小的水星88天轨道内部的空间完全是空的。
紧凑、短周期行星系统普遍存在的最初迹象是在10年前出现的，来自位于智利拉西拉的HARPS摄谱仪的结果。HARPS采用了多普勒速度技术来检测大量低质量行星。结果是如此出乎意料，以至于遭到怀疑。然而，当NASA的开普勒任务发现了数百个具有多个凌日超级地球大小行星的系统时，疑虑被消除了。
凌日技术和多普勒速度技术是互补的。前者测量行星的大小，后者感知其质量。然而，对于开普勒发现的许多小行星来说，很难用多普勒方法获得准确的质量。信号非常小，并且母恒星经常在光谱中产生令人困惑的噪声。
幸运的是，轨道紧密的凌日行星通常会显示出与发条式规律的偏差。行星之间引力的此起彼伏会导致凌日时间发生变化，通过分析偏差，通常可以计算出行星的质量和轨道细节。如果一个行星同时具有质量和大小的测量值，那么就知道密度，这为了解行星的结构和组成提供了关键的见解。
现在已经存在超过一百颗质量低于地球质量30倍的行星的密度估计，结果的汇总令人眼花缭乱。简而言之，行星密度遍布地图。如果您知道行星的半径（但没有其他信息），那么您几乎没有依据来猜测其质量。在大小范围介于地球和海王星（其半径是地球的四倍）之间的行星中，给定半径处的质量范围可能会变化超过10倍。这种巨大的变化表明，成分存在惊人的范围，必须涵盖从铁制成的致密世界到包含大量氢气的蓬松球体。
然而，最近，系外行星密度图引起的混乱开始消除。通过广泛使用大型地面望远镜来更好地测量凌日行星母恒星的特性，特别是其半径，清晰度正在显现。准确了解恒星的大小可以直接改进其行星大小的把握。
现在很清楚，行星大小的分布包含一个明显的双峰形状。半径约为地球1.75倍的行星明显不如略大于地球的行星或半径为地球2.5倍或更大的行星常见。这个行星“半径间隙”正在告诉我们一些重要的事情。最有可能的是，它划定了一个大致以地球大小的世界之间的相当明显的过渡，这些世界本质上是陆地的，以及具有深层氢氦大气层的行星，这些行星是天王星和海王星的更热、更小的近亲。
由蒙特利尔大学的博士后研究员劳伦·韦斯领导的一个团队阐明了一个单独的，甚至更耐人寻味的见解，他们确定了行星质量和大小的扩张存在一个奇怪的组织原则。特定系统内的行星往往具有非常相似的大小（和质量），并且倾向于遵守几何均匀的间距，很像豌豆荚中的豌豆排列。
虽然在太阳的行星中存在这种现象的暗示（地球和金星呈现一对均匀的组合，天王星和海王星也是如此），但在开普勒任务发现的系统中，这种现象更为明显。这种奇怪的系统内均匀性的起源尚未完全清楚，它们为行星形成过程提供了一个有趣的约束。也就是说，必须存在一种机制来协调给定系统内行星的生长和间距，即使这些属性在恒星之间差异很大。
天文学家即将大幅增加行星数据宝库。NASA的TESS任务，开普勒的继任者，于今年4月成功发射，目前正在监测恒星的凌日行星。在其为期两年的主要任务中，TESS将调查整个天空，从大约200,000颗附近的明亮恒星的样本中筛选出超过一千颗新的行星。
与此同时，大量新的高精度摄谱仪正在上线，用于进行多普勒速度测量。最近的一次会议展示了来自23个不同团队的演示，其中许多团队描述了已经正在采集数据的仪器（例如北半球的EXPRES和南半球的ESPRESSO），这些仪器将达到每秒厘米级的速度精度，这是探测地球轨道上类地行星所必需的。
银河系包含超过一万亿颗行星。虽然我们离对这个庞大的人口进行全面统计还很遥远，但分布的轮廓以及它是如何形成的正在迅速进入我们的掌握之中。