W XI wieku Giordano Bruno wysunął hipotezę, że Słońce jest jedną z gwiazd, Galileusz natomiast zobaczył przez swoją lunetę Jowisz z jego księżycami, czyli miniaturowy układ planetarny. Zaczęły się spekulacje, czy wokół pozostałych gwiazd mogą krążyć planety.

Według konwencjonalnej teorii, młodą gwiazdę otaczają obłoki gazu oraz pyłu, które przekształcają się w wirujący dookoła niej dysk, a następnie w planety. Planety powstają podczas zagęszczania się pyłów. W miejscach tych, przyciągają się coraz większa masy i tak rodzą się planety. Najwięcej jest wodoru i helu, w porównaniu, bardzo mało jest pierwiastków cięższych, takich jak: tlen, azot, krzem czy żelazo. Gwiazda jest bardzo ciepła, ciepło to powoduje, że najlotniejsze substancje "uciekają" z najbliżej położonych planet. Z reguły są one niewielkie i gęste. Jednak w Układzie Słonecznym, najbliższe planety są dość duże i płynne w środku. Część wodoru na naszej planecie pozostała, ale tylko dlatego, że uwięziona jest w ciężkich cząsteczkach, helu natomiast nie spotyka się. Jedynie jego niewielkie ilości pochodzą z rozpadów radioaktywnych ciężkich izotopów. Planety bardziej oddalone od Słońca są zbudowane głównie z gazów, są większe i bogate w lekkie składniki. Są to: Jowisz, Saturn, Uran i Neptun. Powraca więc pytanie, czy istnieją planety poza naszym Układem Słonecznym? Dowodem na to byłoby uzyskanie za pomocą dostępnej techniki ich obrazów, jednak nie jest to możliwe przy użyciu współczesnych teleskopów, ponieważ światło gwiazdy jest zbyt mocne. Zaślepia ono i nie można zaobserwować małych ciemnych obiektów, które mogłyby okazać się planetami. Dlatego właśnie trzeba używać metod pośrednich.

W październiku 1995 roku pierwszy raz zaobserwowano planetę poza Układem Słonecznym, krąży wokół gwiazdy nr 51 w konstelacji Pegaza (51 Peg) i znajduje się około 45 lat świetlnych od Ziemi. Odkrycia tego dokonali dwaj uczeni z Obserwatorium Astronomicznego w Genewie: Michel Mayor i Didier Queloz; stało się to w wyniku obserwacji 140 gwiazd podobnych do Słońca. Ich badania trwały 18 miesięcy.

Metodą, za pomocą której od niedawna prowadzone są badanie nad istnieniem planet jest obserwacja niewielkich przesunięć linii widmowych. Przypisuje się je efektowi Dopplera, który związany jest z ruchem gwiazdy (od lub ku Ziemi) na skutek przyciągania jej przez planetę.

W naszym układzie planetarnym następuje obieg ciał wokół wspólnego środka całego układu. Ponieważ masa gwiazd znacznie przewyższa masę planet ( w przypadku Słońca i Jowisza - największej planety Układu Słonecznego, jest to wielkość rzędu 1000 razy) Z tego wnioskujemy, że środek masy znajduje się dość blisko środka gwiazdy. Zatem gwiazda "kolebie się" nieznacznie wokół tego punktu, co powoduje, że fale świetlne wydłużają się, tzn. linie widmowe przesuwają się w stronę czerwieni podczas gdy gwiazda oddala się od obserwatora. Natomiast fale świetlne skracają się gdy gwiazda zbliża się w stronę obserwatora. Wtedy linie przesuwają się ku fioletowi. Zjawisko to tzw. efekt Dopplera. Zjawisko to wykorzystywali Mayor i Queloz. Poszukiwali oni okresowych (czasowych) zmian długości fal poszczególnych linii widmowych w świetle badanych gwiazd. Te przesunięcia są minimalne, a gwiazda porusza się z szybkością około 159 m/s. Oznacza to, że zmiana położenia danej linii w całym widmie gwiazdy nie jest większa od jednej milionowej długości fali. Jest to bardzo mało, około sto razy mniej niż wykrywają konwencjonalne spektrografy. Dlatego też Mayor i Queloz aby móc zaobserwować to zjawisko musieli użyć czegoś więcej. Zbudowali specjalnie skonstruowany układ instrumentalny, który był w stanie wychwycić to zjawisko. Naukowcy ci, przygotowani byli do wieloletnich badań, gdyż spodziewali się oni przesunięć z okresem kilkuletnim. Dla przykładu okres orbitalny planety Jowisz wynosi dwanaście lat. O tyle większe było ich zdziwienie, że zauważyli przesunięcia linii widmowych gwiazdy 51 Peg z okresem czterech dni! Z tego wynika, że planeta ta ma bardzo mały promień orbity, około dwudziestokrotnie mniejszy niż promień orbity naszej Ziemi. Taka planeta, krążąca w takiej bliskości gwiazdy byłaby "dobrze wysmażona". Jeśli obiekt ten jest skalistą bryłą, wówczas materia, z której planeta taka powstała musiałaby nawet sto razy przewyższać jej obecną masę! Wtedy jednak, z takiego skupiska materii nie powstałaby planeta ale mała gwiazda albo brązowy karzeł, czyli obiekt mniejszy od gwiazdy ale większy od planety. Dlatego też układ ten jest zagadką. Gdyby na planecie podobnej do Jowisza zachowały się lekkie pierwiastki, to jaki musiałby być mechanizm doprowadzający do tego pomimo takiej niewielkiej odległości od gwiazdy? Gdyby planeta ta była gęsta jak nasza Ziemia, to trzeba by było dokonać rewizji teorii powstawania planet. Możliwe także, ze obiekt nie jest typową planetą powstałą z pozostałości protogwiazdowego obłoku. Być może to jakaś pozostałość po układzie podwójnym, w którym następowało dyfundowanie (przepływanie) materii między gwiazdami, ale dlaczego obie gwiazdy wówczas nie zlały się w jedną? Pozostaje to jak na razie zagadką. Jednak System 51 Peg jest drugim w historii układem planetarnym który został odkryty poza naszym Układem Słonecznym.

Metodę wykrywania niewidocznych obiektów dzięki obserwacji ruchów związanych z nimi w przez siły grawitacji po raz pierwszy zastosowano przed 150 laty. Wtedy to zbadano zakłócenia ruchu orbitalnego Urana. Okazało się , że jest była to ósma z kolei planeta Układu Słonecznego - Neptun. Przy pomocy tej samej metody dokonano odkrycia pierwszego pozasłonecznego układu planetarnego. Jego centralną gwiazdą jest pulsar, czyli pozostałość po wybuchu supernowej, szybko obracająca się gwiazda neuronowa o średnicy kilkunastu kilometrów. Tego przełomowego odkrycia dokonał Aleksander Wolszczan, wychowanek Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu. Było to w roku 1992. Stwierdził on istnienie aż trzech planet, które krążą wokół pulsara PSR 1257+12.Obecnie Aleksander Wolszczan jest dyrektorem Centrum Astronomicznego UMK i profesorem uniwersytetu stanowego w Pensylwanii. Układ planetarny wokół pulsara jest dość nietypowym odkryciem, podobnie jak wyniki obserwacji Mayora i Queloza. Być może poszukiwania planet krążących wokół pozostałych gwiazd już za kilka lat przyniosą efekty. Zostanie odkryty typowy układ planetarny.

W chwili obecnej odkryto już ponad 50 obcych układów planetarnych. Składają się one z dużych planet zbudowanych z gazów. Prawdopodobne jest także, że w tych niezbadanych jeszcze dobrze układach istnieją także mniejsze globy zbudowane ze skał i przypominające Ziemię, ale wymykają się one na razie obserwacji. Poniżej podano kilka przykładów pozasłonecznych układów planetarnych

55 Cancri to odkryty w 1996 roku nowy, nieznany dotąd układ planetarny. Dokonali tego naukowcy z University of Arizona, David Trilling i Robert Brown. Obserwacje prowadzili za pomocą koronografu[1] własnej konstrukcji. Blokuje on światło pochodzące od wybranego, jasnego obiektu dzięki czemu umożliwia obserwację słabych źródeł promieniowania obiektów które z nim sąsiadują. Dzięki badaniom i obserwacjom wyciągnięto wnioski, otóż układ planetarny 55 Cancri jest otoczony stosunkowo rozległym dyskiem. Jego promień jest porównywalny z promieniem orbity Plutona. Jego widmo jest podobne do widma obiektów które krążą wokół najbliższej nam gwiazdy (czyli Słońca) w pasie Kuipera. Dzięki obserwacjom dysku oszacowano masę tej planety. Ustalono, że obiekt ma masę dwukrotnie większą od masy Jowisza. Układ 55 Cancri oddalony jest od Słońca 40 lat świetlnych a położony jest on na tle gwiazdozbioru Raka. Układ tej jest bardzo podobny do Układu Słonecznego, można by go nazwać słonecznym bliźniakiem. Gwiazda centralna przypomina Słońce, natomiast największa planeta - Jowisz, z kolei dysk przypomina pas Kuipera. Jednak orbita "tamtego" Jowisza jest pięćdziesięciokrotnie mniejsza niż "naszego". Pozostaje więc zagadką ewolucji układów planetarnych, jak taka wielka planeta może znajdować się w tak niewielkiej odległości od gwiazdy.

Zupełnie inne dwa układy planetarne, nie przypominające naszego odkryli astronomowie z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley. Gwiazda centralna jednego z nich to HD168443, znajduje się ona 123 lata świetlne od nas. Gwiazdę okrążają dwie planety, przewyższające znacznie masą Jowisza - ich masa jest siedem i siedemnaście razy większa. Przypuszcza się, że podobnie jak Jowisz, Saturn, Uran i Neptun są one wielkimi, gazowymi kulami. Drugi układ znajduje się 15 lat świetlnych od Ziemi a jego centralna gwiazda jest oznaczona symbolem Gliese 876. Podobnie jak poprzedni składa się z dwóch dużych planet. Obiegają one gwiazdę odpowiednio w ciągu 30 i 60 dni.

Zagadką jest układ podwójny, który otoczony jest nieregularną w kształtach, rozległą chmurą zawierającą materię międzygwiazdową. Znajduje się on w gwiazdozbiorze Byka. Kształt chmury wskazuje, że w niedalekiej przeszłości nastąpił tam jakiś kataklizm. Prawdopodobnie w jego wyniku domniemana planeta została wyrzucona w przestrzeń kosmiczną pozostawiając za sobą gęstą smugę pyłu i gazu. Pyły te odbijają część emitowanego przez układ podwójny światła. Mogło to być wynikiem rozpadu "kosmicznej trójki". Układ tai jest bardzo nietrwały i jeden ze składników ma od pozostałych mniejszą masę. Takie układy rozpadają się spontanicznie. Inna teorią na to jest zderzenie gwiazd formujących się dopiero, które otoczone były masywnymi dyskami. Wówczas także mogły wyciec długie smugi materii, formujących zagęszczenie, które przekształciło się w obiekt o rozmiarach odpowiadających planecie. Podobnie dzieje się czasie zderzenia galaktyk. Jednak w takim wypadku smugami materii są łańcuchy gwiazd, z kolei z zagęszczeń powstają galaktyki karłowe.

Niezależnie jednak od tego, co wydarzyło się w owym układzie podwójnym, pierwszy raz w historii mielibyśmy wówczas do czynienia z bezpośrednią obserwacją planety poza naszym Układem Słonecznym. Dotychczas, obserwacje planet były pośrednie, dokonywano tego dzięki bardzo precyzyjnym obserwacjom ruchów gwiazd okrążanych przez nie. Możliwe jest także, że TMR-1C nie ma nic wspólnego z układem podwójnym i ponadto znajduje się gdzieś poza nim i przez przypadek jest widoczny na końcu świetlnej smugi. O tym, czym naprawdę jest TMR-1C przesądzą dopiero przyszłe obserwacje. Zapewne niedługo okaże się, czy jest to "niechciana planeta", "bezpańska planeta" , a może brązowy karzeł, czyli gwiazda o bardzo niewielkiej masie.

Dwaj "łowcy planet", czyli Paul Butler (z Anglo-Australian Observatory) i Geoffrey Marcy (z San Francisco State University) zaobserwowali pierwszy układ planetarny który możemy określić jako taki "z prawdziwego zdarzenia". Znajduje się 44 lata świetlne od nas a jego centralna gwiazdą jest q And (ypsilon Andromedy). Gwiazda ta jest większa i gęstsza od Słońca i niemal dwa razy młodsza. Także mocą promieniowania przewyższa nasz Słońce, dlatego bez problemu daje się obserwować mimo dużej odległości. Widoczna jest nawet gołym okiem, zauważyć ją można po północy, nad północno - wschodnim horyzontem.

Dotychczas poznano 18 układów planetarnych poza naszym. Ich gwiazdy centralne podobne są do Słońca. Siedemnaście z nich to układy z jedną planetą, tylko jeden z nich q And jest układem wielokrotnym. Przy użyciu dzisiejszych technologii nie jest możliwa obserwacja bezpośrednia, wykrywanie planet polega na obserwacji mikroskopijnych zaburzeń ruchów gwiazd. Być może uda się to dzięki teleskopom orbitalnym nowej generacji.

Wokół q And krążą trzy planety. Nie nadają się one do skolonizowania, jednak niewykluczone, że możliwe zamieszkanie byłoby na jednym z ich księżyców, jeśli takowe istnieją. Okazuje się, że cechy nowo odkrywanych planet nie są zgodne z dotychczasową teorią powstania i ewolucji układów planetarnych. Należałoby więc dokonać rewizji tych teorii. Wszystkie planety q And rozmiarami dorównują lub nawet przewyższają Jowisz. Są to olbrzymy i zagadką jest w jaki sposób powstały. Być może protoplanetarny dysk q And był nieco mniejszy od dysku wokół Słońca, z którego powstały planety. Okazuje się, że planety wielkości Jowisza krążą w układach pozasłonecznych, w sześciu przypadkach natomiast mają one silnie spłaszczone orbity. Może więc nasz układ jest czymś wyjątkowym? Nie ma jednak co do tego żadnych dowodów. Ale jak dotąd umiemy wykryć tylko bardzo masywne planety, możliwe jest więc, że wokół gwiazd znajdują się układy podobne do naszego. I właśnie te olbrzymy są tu wyjątkami.

[1] Koronograf to przyrząd astronomiczny służący do obserwacji korony słonecznej. Posiada on przesłonę odcinającą światło pochodzące z tarczy Słońca. Dzięki koronografowi możliwa jest obserwacja korony słonecznej niezależnie od momentów całkowitych zaćmień Słońca.