當你仰望夜空中閃閃發光的光點——肉眼可見的星星——你是否像許多人一樣，想知道圍繞它們執行的行星，以及它們對它們有什麽樣的條件？它們有多少個世界，它們在自然界中是巖石、冰冷還是以氣體為主？它們上面富含哪些類別的元素和化合物，它們的表面或下方是否有大氣、降雨和液體？而且，就像我們在地球上看到的那樣，這些星球上是否有可能存在生命形式，如果是這樣，它們與我們星球上的生命有何相似之處或不同之處？
早在 1600 年， 佐丹奴·布魯諾 （Giordano Bruno ） 就因提出此類問題並提出創造性的答案而臭名昭著地被燒死在火刑柱上;僅僅幾年後，約翰內斯·開普勒（Johannes Kepler）和伽利略·伽利萊（Galileo Galilei）推翻了我們太陽系的地心說，並證明了地球不是靜止不動的，而是像其他行星一樣圍繞太陽旋轉。隨著時間的流逝，其他發現，如萬有重力定律、新行星、小行星和周期性彗星，讓我們對其他恒星和行星系統應該是什麽樣子抱有期望。然而，他們中的絕大多數都與我們自己的完全不同。以下是了解我們自己的太陽系如何導致行星獵人誤入歧途。
與你所想的相反，我們的太陽系是日心說而不是地心說並不「明顯」。考慮到關於太陽系的性質和形狀，只有三個明顯的證據可以指出：
整個天空的每日（表觀）旋轉，包括地球大氣層以外的所有天體，
一年一度的季節迴圈，太陽似乎升得很高（夏至），然後過渡到低（冬至）再回來，周期為一個行事曆年，
以及行星或夜空中的格拉斯哥流浪相對於固定恒星的異常運動。
很明顯，月球每個月繞地球轉一圈，其他三個點都有兩種解釋。天空可以每24小時自轉一次，因為地球在自轉，或者它可以自轉，因為天空本身（以及其中的一切）每24小時自轉一次。季節可以迴圈，因為地球繞太陽旋轉，同時在其軸上傾斜，或者它們可以迴圈，因為太陽每天繞地球執行，實際上每年都會在上下方向上調節其運動。行星之所以會徘徊，是因為它們位於圍繞太陽的日心軌域上，或者它們的徘徊可以用地心框架內的本輪來解釋。
當你對一組觀察到的現象有多種可能的解釋時，你需要執行的關鍵科學測試是確定兩種合理的解釋之間不同的預測。開普勒和伽利略都這樣做了，但方式截然不同。
對於伽利略來說，關鍵的進步是望遠鏡的發明和用於天文目的。他看了看木星，註意到木星附近先是三個，然後是四個小針刺，可以看到它們隨著時間的推移在木星周圍移動。這四顆伽利略衛星——木衛一、木衛二、木衛三和木衛四——顯然是圍繞著地球以外的物體執行的，這一證據是反對「一切都是以地心說」的觀點的明確和壓倒性的證據。
但是，透過望遠鏡觀察金星提供了更有力的證據。與伽利略也可以解析的木星和土星不同，金星並不總是處於「完全」或「接近完全」的階段，而是被展示為貫穿整個階段：從新月到半滿到滿月，然後再回到一個新的（或接近新的）階段。此外，金星在新月階段顯然接近地球，在全月和接近滿月階段是遙遠的。如果金星和太陽都繞地球公轉，而不是金星和地球都繞太陽公轉，那麽這些觀測在物理上是不可能的。
另一方面，開普勒主要依靠第谷·布拉赫對行星的精確觀測，特別是對火星位置的精確觀測。在所有行星中，火星的軌域是最令人費解的，因為托勒密的地心模型和哥白尼的原始日心模型（具有圓形軌域，並且為了解釋觀察到的不匹配，還有本輪）都無法與模型的預測相匹配。開普勒本人此前曾提出 過他自己的圓形軌域日心模型 （無本輪），但它們都面臨著同樣的困難：當涉及到火星軌域時，沒有一個模型與觀測到的完全匹配。
但開普勒一舉取消了圓形軌域的概念，而是考慮用橢圓形軌域代替它們：太陽位於橢圓的一個焦點，而不是圓的中心。立即，預測軌域的數學結果與觀測結果相匹配，比以往任何模型都更匹配。開普勒可以一舉預測行星過去和未來的運動，甚至設計出三個行星運動定律，定量描述行星的運動，它們在軌域上的速度，以及它們的軌域周期與它們與太陽的距離之間的關系。兩千多年後，太陽系的科學終於開始成熟。
在隨後的幾代人中，取得了更多的進步，提高了我們對自己宇宙後院的了解。艾薩克·牛頓（Isaac Newton）發展了萬有重力的平方反比定律，給出了一種潛在的物理機制，該機制同樣適用於地球上的物體，就像解釋太陽系中行星體的運動一樣。事實上，開普勒的三個定律都可以以一種相對簡單（盡管不一定容易）的方式從牛頓的萬有重力定律中推匯出來。大約在同一時間，艾德蒙·哈雷（Edmond Halley）提出了周期性彗星的概念：這是另一個完全符合牛頓定律和理論的結果。
在1700年代，威廉·赫歇爾（William Herschel）發現了天王星：太陽系的第七顆行星。從 1800 年代初開始，在火星和木星的軌域之間發現了許多其他物體：第一個是朱塞佩·皮亞齊 （Giuseppe Piazzi） 發現的谷神星。今天，已知該地區存在數千個天體，被定義為我們太陽系的小行星帶。1846年，天王星軌域的微小偏差（與開普勒第二定律相沖突） 導致了第八顆行星的預測，然後發現了第八顆行星 ：海王星。除了海王星之外，首先是冥王星，然後是冥王星的衛星卡戎，最後是其他幾個凱伯帶天體在20世紀被發現。它最終導致了我們太陽系的令人印象深刻的畫面。
因此，人們會認為，如果我們要尋找其他恒星周圍的行星——我們今天所知道的系外行星系統——那麽明智的舉動就是使用我們自己的太陽系結構作為尋找其他恒星周圍行星的樣版。回顧一下，從中心開始向外移動，我們太陽系的結構是：
一顆大質素恒星，比任何行星都要大得多，
其次是內部的小型、低質素、巖石世界，
小行星帶位於上一個小行星帶之外，
緊隨其後的是一系列巨大的、遙遠的、慢軌域的氣態巨行星，
然後讓位於冰冷物體的外帶，
並且可能還有更多低質素、富含冰的物體，而不是球狀雲狀構型。
我們將如何去尋找、檢測和描述這些世界？雖然有很多方法，但其中三種是有前途的、簡單的、相對直接的。
第一個成功的系外行星探測方法是恒星擺動法，其中恒星將被密切監視以尋找周期性的小運動，因為木星是太陽系中質素最大的行星，導致太陽不會保持靜止，而是繞太陽系的重心（或質心）執行。雖然無法檢測到左右運動，但如果我們的儀器足夠靈敏，沿著任何觀察者的視線來回運動都可以揭示任何足夠大的質素（相對於其母星的質素）行星伴星的存在和軌域周期。（註：「恒星擺動法」是該方法的原名，但「徑向速度法」近年來變得越來越普遍。
但是，當首次用這種方法探測到的行星回來時，它們透過天文學和行星科學界發出了沖擊波。它們根本不像我們太陽系中的行星，而是大而大，質素巨大，並且非常接近它們的母星：一類被稱為 熱木星 的系外行星。與我們自己的太陽系不同，巨型行星似乎實際上可以圍繞其母星在緊密的短周期軌域上存在。並非每個恒星系統都像我們自己的系統一樣。
接下來，系外行星探測的淩日方法將帶來紅利。同樣，只需監測母星，您就可以使用隨時間探測到的星光內容來確定至少存在圍繞它執行的行星子集。在本例中，您將檢視：
一顆或多顆星星，
在很長一段時間內，
並尋找周期性調光，
這與球形物體一致，就像行星一樣，從恒星前方經過，
並在這些「淩日」事件中阻擋了一小部份光線。
行星探測任務，如美國太空總署的開普勒和苔絲，發現的系外行星比任何其他利用這種技術的方法都多。迄今為止，在已知的5000多顆系外行星中，超過一半是用淩日方法確定的。
但同樣，也有巨大的驚喜。在發現的系外行星中：
它們中的大多數是短周期行星，表明它們與母星相對接近，
它們有各種各樣的大小，但最常見的大小在我們的太陽系中根本沒有代表：迷你海王星世界，大約在地球質素的兩到十個之間，
在擁有多個已知系外行星的系統中，很少有同時擁有小型、低質素、巖石世界和氣態巨行星的系統。
然而，在~1990年或更早的時候（在發現第一顆系外行星圍繞著正常的類太陽恒星之前），我們曾經認為太陽系的配置是典型的，我們現在已經了解到那裏有各種各樣的行星系統，而我們的配置只是眾多行星系統之一。
然而，如果我們正在尋找非常遙遠的巨行星，還有第三種方法比恒星擺動或淩日方法更成功：直接成像。日冕學的進步——來自母星的強光被遮擋，從而有可能探測到來自巨行星的反射星光或（紅外線）內部產生的熱量——向我們表明，在比我們太陽系中任何行星都遠得多的距離上，有大量的巨型行星。 類似木星的世界距離它們的母星非常遠，遠遠超出了我們已知的凱伯帶的邊緣。
然而，人們可以問以下問題：如果我們要把太陽系的「雙胞胎」放在相對較短的距離，比如~100光年左右，這些不同的方法，使用現代技術的巔峰，會向我們揭示什麽？
令人震驚的是，答案是 根本沒有行星 。
與太陽相比，地球很小，能夠阻擋不到~0.01%的太陽光：不足以用淩日法探測到它。氣態巨行星太遙遠，需要太長時間才能完成一個單一的軌域，恒星擺動方法才能揭示它們的存在。（我們需要對太陽進行12年的監測，才能探測到哪怕一個完整的木星軌域。即使是最遙遠的大行星海王星，距離太陽也只有~30 A.U.（地球與太陽距離的30倍），這意味著它太小太暗，在這個距離上，根本無法直接成像。
相反，我們發現的系外行星展示了兩件事的結合：
實際存在的情況，
以及我們目前的探測技術能夠揭示哪些類別的行星。
這是一個來自宇宙的發人深省的資訊，要意識到，即使我們已經了解了現在已知擁有行星的數千顆恒星和恒星系統，它們中絕對沒有機會像太陽系一樣。
把所有的碎片放在一起，我們現在揭開了系外行星的三個主要類別：
巨大的、類似木星的世界，位於類似地球或離恒星更遠的地方，
巨大的木星、土星、海王星和類似海王星的迷你世界，它們緊密地圍繞著它們的母星執行，
以及小型的、類地的、巖石的世界，它們緊密地圍繞著它們的低質素、小的、暗淡的（主要是紅矮星）母星執行。
當然，這些都不適用於我們太陽系中的任何行星，這是一件好事：如果每個恒星系統都像我們自己的太陽系一樣，我們就不會成功地探測到我們現在所知道的所有系外行星！
然而，隨著即將到來的天文台， 如美國太空總署的宜居世界天文台 ，以及像格林尼治標準時間和ELT這樣的 地面30米級望遠鏡 ，它終於要到來了：我們將對地球大小的行星敏感的時代，在類似地球的距離上圍繞著類太陽的恒星。我們完全有理由期待會有與我們非常相似的例子，但沒有權利期望像我們這樣的行星系統是大多數的、多元的，甚至是共同的。宇宙中有各種各樣的行星和行星系統，我們的太陽系只是一個孤立的例子。它恰好是我們自己的。
