過去二三十年來天文學家已經發現了數千顆環繞其他恆星運行的行星(exoplanet，系外行星)，絕大多數的系外行星都是由間接的方式發現，例如當行星運行到地球及恆星之間時會短暫遮住恆星的光，或是觀察恆星的光譜在行星的重力影響下如何變化。透過這些觀測方式，天文學家也了解到像太陽系這樣有許多行星的系統在宇宙中其實相當普遍。除了間接的偵測方式，天文學家也嘗試利用大型望遠鏡及一些先進的儀器去直接拍攝系外行星(“direct imaging”)，如今天文學家已經拍到了20多顆5到15倍木星質量的氣態行星，但是在這些系統中，絕大多數目前都只發現一顆氣態行星，直接拍攝到的多行星系統依然相當少見。
第一個直接拍攝到的多行星系統是一顆叫做HR 8799的年輕恆星 (圖一)，由C. Marois的團隊在2008年發表在《科學》期刊上，目前為止天文學家在HR 8799旁總共發現了四顆大約為6到7倍木星質量的氣態行星在15到70天文單位(astronomical unit，地球到太陽的平均距離)的軌道上運行。第二個多行星系統則是由M. Keppler率領的團隊在2018年發表的PDS 70 (圖二)，這是一個相當特別的系統，兩顆行星位在巨大的原行星盤(protoplanetary disk)之中，並發射出明亮的氫原子H𝛼譜線(波長6563 Å)，顯示兩顆行星可能仍然在吸收周遭的物質而持續增加質量。最近天文學家A. Bohn及其團隊宣布發現了第三個多行星系統TYC 8998-760-1(圖三)，其中一顆行星大約是14倍木星質量，距離母星大約160天文單位，另一顆行星則大約是6倍木星質量，離母星約320個天文單位。TYC 8998-760-1特別之處是它的質量跟太陽幾乎一模一樣，因此這是第一個在類太陽恆星旁直接拍攝到的多行星系統，幫助天文學家更瞭解太陽系早期的狀態。
追蹤多行星系統中的行星軌道運動可以讓我們更了解行星之間的重力交互作用，以及系統的形成與演化方式。此外，由於距離母星相當遙遠，因此在觀測這些行星時比較不會受到星光的干擾，可以仔細研究其大氣層的成份。天文學家相信有許多低質量的氣態行星尚未被偵測到，未來在新一代的地面及太空望遠鏡幫助之下，將會發現更多像HR 8799這樣的多行星系統。
撰文者：吳亞霖
圖一：
天文學家利用位於夏威夷的Keck望遠鏡所拍攝的多行星系統HR 8799，可以看到bcde四顆行星。
圖片來源： Marois et al. 2010
圖二：
多行星系統PDS 70。兩顆氣態行星可能有自己的吸積盤，因此發出明亮的H𝛼輻射。
圖片來源： Haffert et al. 2019
圖三：
天文學家在近紅外線波段所拍攝的多行星系統TYC 8998-760-1，b和c是兩顆新發現的氣態行星。
圖片來源： Bohn et al. 2020
參考資料：
Bohn et al. 2020, ApJ, 898, 16
Haffert et al. 2019, Nature Astronomy, 3, 749
Keppler et al. 2018, A&A, 617, A44
Marois et al. 2008, Science, 322, 1348
Marois et al. 2010, Nature, 468, 1080