当你仰望夜空中闪闪发光的光点——肉眼可见的星星——你是否像许多人一样，想知道围绕它们运行的行星，以及它们对它们有什么样的条件？它们有多少个世界，它们在自然界中是岩石、冰冷还是以气体为主？它们上面富含哪些类型的元素和化合物，它们的表面或下方是否有大气、降水和液体？而且，就像我们在地球上看到的那样，这些星球上是否有可能存在生命形式，如果是这样，它们与我们星球上的生命有何相似之处或不同之处？
早在 1600 年， 佐丹奴·布鲁诺 （Giordano Bruno ） 就因提出此类问题并提出创造性的答案而臭名昭著地被烧死在火刑柱上;仅仅几年后，约翰内斯·开普勒（Johannes Kepler）和伽利略·伽利莱（Galileo Galilei）推翻了我们太阳系的地心说，并证明了地球不是静止不动的，而是像其他行星一样围绕太阳旋转。随着时间的流逝，其他发现，如万有引力定律、新行星、小行星和周期性彗星，让我们对其他恒星和行星系统应该是什么样子抱有期望。然而，他们中的绝大多数都与我们自己的完全不同。以下是了解我们自己的太阳系如何导致行星猎人误入歧途。
与你所想的相反，我们的太阳系是日心说而不是地心说并不「明显」。考虑到关于太阳系的性质和形状，只有三个明显的证据可以指出：
整个天空的每日（表观）旋转，包括地球大气层以外的所有天体，
一年一度的季节循环，太阳似乎升得很高（夏至），然后过渡到低（冬至）再回来，周期为一个日历年，
以及行星或夜空中的流浪者相对于固定恒星的异常运动。
很明显，月球每个月绕地球转一圈，其他三个点都有两种解释。天空可以每24小时自转一次，因为地球在自转，或者它可以自转，因为天空本身（以及其中的一切）每24小时自转一次。季节可以循环，因为地球绕太阳旋转，同时在其轴上倾斜，或者它们可以循环，因为太阳每天绕地球运行，实际上每年都会在上下方向上调节其运动。行星之所以会徘徊，是因为它们位于围绕太阳的日心轨道上，或者它们的徘徊可以用地心框架内的本轮来解释。
当你对一组观察到的现象有多种可能的解释时，你需要执行的关键科学测试是确定两种合理的解释之间不同的预测。开普勒和伽利略都这样做了，但方式截然不同。
对于伽利略来说，关键的进步是望远镜的发明和用于天文目的。他看了看木星，注意到木星附近先是三个，然后是四个小针刺，可以看到它们随着时间的推移在木星周围移动。这四颗伽利略卫星——木卫一、木卫二、木卫三和木卫四——显然是围绕着地球以外的物体运行的，这一证据是反对「一切都是以地心说」的观点的明确和压倒性的证据。
但是，通过望远镜观察金星提供了更有力的证据。与伽利略也可以解析的木星和土星不同，金星并不总是处于「完全」或「接近完全」的阶段，而是被展示为贯穿整个阶段：从新月到半满到满月，然后再回到一个新的（或接近新的）阶段。此外，金星在新月阶段显然接近地球，在全月和接近满月阶段是遥远的。如果金星和太阳都绕地球公转，而不是金星和地球都绕太阳公转，那么这些观测在物理上是不可能的。
另一方面，开普勒主要依靠第谷·布拉赫对行星的精确观测，特别是对火星位置的精确观测。在所有行星中，火星的轨道是最令人费解的，因为托勒密的地心模型和哥白尼的原始日心模型（具有圆形轨道，并且为了解释观察到的不匹配，还有本轮）都无法与模型的预测相匹配。开普勒本人此前曾提出 过他自己的圆形轨道日心模型 （无本轮），但它们都面临着同样的困难：当涉及到火星轨道时，没有一个模型与观测到的完全匹配。
但开普勒一举取消了圆形轨道的概念，而是考虑用椭圆形轨道代替它们：太阳位于椭圆的一个焦点，而不是圆的中心。立即，预测轨道的数学结果与观测结果相匹配，比以往任何模型都更匹配。开普勒可以一举预测行星过去和未来的运动，甚至设计出三个行星运动定律，定量描述行星的运动，它们在轨道上的速度，以及它们的轨道周期与它们与太阳的距离之间的关系。两千多年后，太阳系的科学终于开始成熟。
在随后的几代人中，取得了更多的进步，提高了我们对自己宇宙后院的了解。艾萨克·牛顿（Isaac Newton）发展了万有引力的平方反比定律，给出了一种潜在的物理机制，该机制同样适用于地球上的物体，就像解释太阳系中行星体的运动一样。事实上，开普勒的三个定律都可以以一种相对简单（尽管不一定容易）的方式从牛顿的万有引力定律中推导出来。大约在同一时间，埃德蒙·哈雷（Edmond Halley）提出了周期性彗星的概念：这是另一个完全符合牛顿定律和理论的结果。
在1700年代，威廉·赫歇尔（William Herschel）发现了天王星：太阳系的第七颗行星。从 1800 年代初开始，在火星和木星的轨道之间发现了许多其他物体：第一个是朱塞佩·皮亚齐 （Giuseppe Piazzi） 发现的谷神星。今天，已知该地区存在数千个天体，被定义为我们太阳系的小行星带。1846年，天王星轨道的微小偏差（与开普勒第二定律相冲突） 导致了第八颗行星的预测，然后发现了第八颗行星 ：海王星。除了海王星之外，首先是冥王星，然后是冥王星的卫星卡戎，最后是其他几个柯伊伯带天体在20世纪被发现。它最终导致了我们太阳系的令人印象深刻的画面。
因此，人们会认为，如果我们要寻找其他恒星周围的行星——我们今天所知道的系外行星系统——那么明智的举动就是使用我们自己的太阳系结构作为寻找其他恒星周围行星的模板。回顾一下，从中心开始向外移动，我们太阳系的结构是：
一颗大质量恒星，比任何行星都要大得多，
其次是内部的小型、低质量、岩石世界，
小行星带位于上一个小行星带之外，
紧随其后的是一系列巨大的、遥远的、慢轨道的气态巨行星，
然后让位于冰冷物体的外带，
并且可能还有更多低质量、富含冰的物体，而不是球状云状构型。
我们将如何去寻找、检测和描述这些世界？虽然有很多方法，但其中三种是有前途的、简单的、相对直接的。
第一个成功的系外行星探测方法是恒星摆动法，其中恒星将被密切监视以寻找周期性的小运动，因为木星是太阳系中质量最大的行星，导致太阳不会保持静止，而是绕太阳系的重心（或质心）运行。虽然无法检测到左右运动，但如果我们的仪器足够灵敏，沿着任何观察者的视线来回运动都可以揭示任何足够大的质量（相对于其母星的质量）行星伴星的存在和轨道周期。（注：「恒星摆动法」是该方法的原名，但「径向速度法」近年来变得越来越普遍。
但是，当首次用这种方法探测到的行星回来时，它们通过天文学和行星科学界发出了冲击波。它们根本不像我们太阳系中的行星，而是大而大，质量巨大，并且非常接近它们的母星：一类被称为 热木星 的系外行星。与我们自己的太阳系不同，巨型行星似乎实际上可以围绕其母星在紧密的短周期轨道上存在。并非每个恒星系统都像我们自己的系统一样。
接下来，系外行星探测的凌日方法将带来红利。同样，只需监测母星，您就可以使用随时间探测到的星光属性来确定至少存在围绕它运行的行星子集。在本例中，您将查看：
一颗或多颗星星，
在很长一段时间内，
并寻找周期性调光，
这与球形物体一致，就像行星一样，从恒星前方经过，
并在这些「凌日」事件中阻挡了一小部分光线。
行星探测任务，如美国宇航局的开普勒和苔丝，发现的系外行星比任何其他利用这种技术的方法都多。迄今为止，在已知的5000多颗系外行星中，超过一半是用凌日方法确定的。
但同样，也有巨大的惊喜。在发现的系外行星中：
它们中的大多数是短周期行星，表明它们与母星相对接近，
它们有各种各样的大小，但最常见的大小在我们的太阳系中根本没有代表：迷你海王星世界，大约在地球质量的两到十个之间，
在拥有多个已知系外行星的系统中，很少有同时拥有小型、低质量、岩石世界和气态巨行星的系统。
然而，在~1990年或更早的时候（在发现第一颗系外行星围绕着正常的类太阳恒星之前），我们曾经认为太阳系的配置是典型的，我们现在已经了解到那里有各种各样的行星系统，而我们的配置只是众多行星系统之一。
然而，如果我们正在寻找非常遥远的巨行星，还有第三种方法比恒星摆动或凌日方法更成功：直接成像。日冕学的进步——来自母星的强光被遮挡，从而有可能探测到来自巨行星的反射星光或（红外线）内部产生的热量——向我们表明，在比我们太阳系中任何行星都远得多的距离上，有大量的巨型行星。 类似木星的世界距离它们的母星非常远，远远超出了我们已知的柯伊伯带的边缘。
然而，人们可以问以下问题：如果我们要把太阳系的「双胞胎」放在相对较短的距离，比如~100光年左右，这些不同的方法，使用现代技术的巅峰，会向我们揭示什么？
令人震惊的是，答案是 根本没有行星 。
与太阳相比，地球很小，能够阻挡不到~0.01%的太阳光：不足以用凌日法探测到它。气态巨行星太遥远，需要太长时间才能完成一个单一的轨道，恒星摆动方法才能揭示它们的存在。（我们需要对太阳进行12年的监测，才能探测到哪怕一个完整的木星轨道。即使是最遥远的大行星海王星，距离太阳也只有~30 A.U.（地球与太阳距离的30倍），这意味着它太小太暗，在这个距离上，根本无法直接成像。
相反，我们发现的系外行星展示了两件事的结合：
实际存在的情况，
以及我们目前的探测技术能够揭示哪些类型的行星。
这是一个来自宇宙的发人深省的信息，要意识到，即使我们已经了解了现在已知拥有行星的数千颗恒星和恒星系统，它们中绝对没有机会像太阳系一样。
把所有的碎片放在一起，我们现在揭开了系外行星的三个主要类别：
巨大的、类似木星的世界，位于类似地球或离恒星更远的地方，
巨大的木星、土星、海王星和类似海王星的迷你世界，它们紧密地围绕着它们的母星运行，
以及小型的、类地的、岩石的世界，它们紧密地围绕着它们的低质量、小的、暗淡的（主要是红矮星）母星运行。
当然，这些都不适用于我们太阳系中的任何行星，这是一件好事：如果每个恒星系统都像我们自己的太阳系一样，我们就不会成功地探测到我们现在所知道的所有系外行星！
然而，随着即将到来的天文台， 如美国宇航局的宜居世界天文台 ，以及像格林尼治标准时间和ELT这样的 地面30米级望远镜 ，它终于要到来了：我们将对地球大小的行星敏感的时代，在类似地球的距离上围绕着类太阳的恒星。我们完全有理由期待会有与我们非常相似的例子，但没有权利期望像我们这样的行星系统是大多数的、多元的，甚至是共同的。宇宙中有各种各样的行星和行星系统，我们的太阳系只是一个孤立的例子。它恰好是我们自己的。
