既然宇宙中有些恒星周圍擁有行星或者行星系統(tǒng)，那么以前人們?yōu)槭裁礇](méi)有探測(cè)到它們呢？因?yàn)樾行亲陨聿话l(fā)光，而只能依靠其表面反射母恒星的光線發(fā)光。由于其他恒星距離地球一般都很遙遠(yuǎn)，例如開(kāi)普勒-452b與地球的距離達(dá)1400光年。光線在傳播過(guò)程中隨距離的平方增加而減弱，因此系外行星的反射光一般都極其微弱，常常被其母恒星的光輝掩蓋而看不見(jiàn)。所以，雖然早在130年前（1855年）就有人宣稱發(fā)現(xiàn)了系外行星，但直到1989年才首次證實(shí)質(zhì)量為木星的10.98倍的HD 114762 b是一顆系外行星（這也是首次證實(shí)系外行星的存在）。而質(zhì)量與地球相近、環(huán)繞脈沖星PSR B1257+12運(yùn)行的天體，直到1992年才首次被確認(rèn)。

首次宣布發(fā)現(xiàn)系外行星的是英國(guó)東印度公司馬德拉斯天文臺(tái)的雅各布。他宣稱發(fā)現(xiàn)蛇夫座70雙星系統(tǒng)的軌道出現(xiàn)異常，他還認(rèn)為這是一顆類似行星的物體造成的。當(dāng)時(shí)人們還沒(méi)有系外行星的概念，因此這一發(fā)現(xiàn)被擱置下來(lái)。到了19世紀(jì)90年代，幾位天文觀測(cè)者提出，軌道異常意味著該系統(tǒng)中存在一個(gè)公轉(zhuǎn)周期為36年的黑暗物體。隨即有人反駁這種說(shuō)法，認(rèn)為這樣的系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，不可能有周期性明顯的穩(wěn)定天體存在。因此，系外行星的先導(dǎo)性探索工作沒(méi)有得到當(dāng)時(shí)人們的認(rèn)可。

1988年，加拿大天文學(xué)家布魯斯·坎貝爾等人測(cè)量出仙王座γ周圍有行星運(yùn)行。但由于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件所限，包括發(fā)現(xiàn)者自己在內(nèi)，天文學(xué)界都對(duì)此結(jié)果有所保留，甚至有人懷疑他們發(fā)現(xiàn)的不是系外行星，而是其他天體。然而，支持仙王座γ擁有行星的觀測(cè)也不少。因此，最終在2003年運(yùn)用改進(jìn)了的觀測(cè)結(jié)果證實(shí)了坎貝爾的結(jié)論。

2002年以后，系外行星的研究工作取得更多的實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。至此，每年新發(fā)現(xiàn)的系外行星數(shù)量都在20顆以上。在得到觀測(cè)的系外行星數(shù)量大量增加的情況下，出現(xiàn)了不同的行星種類。1991年，美國(guó)天文學(xué)家林恩等人運(yùn)用脈沖星計(jì)時(shí)法，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)圍繞脈沖星1829-10轉(zhuǎn)的脈沖星行星。1992年，波蘭天文學(xué)家、美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)教授阿萊克桑德·沃爾茲森和加拿大多倫多大學(xué)學(xué)者戴爾·弗雷合作，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)圍繞PSR 1257+12轉(zhuǎn)的脈沖星行星。他們還先后于1990年利用波多黎各阿雷西博天文臺(tái)上的大型射電望遠(yuǎn)鏡，發(fā)現(xiàn)了毫秒脈沖星PSR 1257+12和圍繞它轉(zhuǎn)的兩顆行星，并且計(jì)算出它們的軌道半徑分別是 0.36 和 0.47天文單位，質(zhì)量分別是地球的3.9和4.3倍。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)迅速得到確認(rèn)，還被普遍認(rèn)為它們是首次確認(rèn)的系外行星。

在這些研究的基礎(chǔ)上，天文學(xué)家還探索了這些系外行星的來(lái)歷，普遍認(rèn)為它們是由超新星遺跡或巨型氣體行星的固體核心在超新星爆發(fā)時(shí)被拋出后形成的。超新星爆發(fā)遺跡是老年恒星走向墳塋的一種歸宿。老年恒星在走向死亡的過(guò)程中往往要發(fā)生爆炸，爆炸后大量外部氣體膨脹到外層空間，形成不斷膨脹的星際氣體。恒星的內(nèi)部核心形成大質(zhì)量天體，留在原來(lái)的地方，被稱為超新星爆發(fā)遺跡。超新星爆發(fā)遺跡常常就是自轉(zhuǎn)很快的脈沖星。

瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)的米歇爾·麥耶和戴狄爾·魁洛茲在1995年10月6日宣布，他們發(fā)現(xiàn)飛馬座51周圍有一顆行星圍著轉(zhuǎn)。飛馬座51是一顆主序星。所謂主序星，就是處在年輕時(shí)代的恒星。恒星也有形成、生長(zhǎng)、壯大和死亡的生命史。恒星的一生需經(jīng)過(guò)形成、青年和老年等過(guò)程，主序星是青壯年時(shí)期的恒星。我們的太陽(yáng)就是一顆主序星。太陽(yáng)大約能“活”100億年，它現(xiàn)在的年齡大約是45.5歲，正處在精力旺盛的青春時(shí)期。我們所在的銀河系的恒星，大多數(shù)是主序星。飛馬座51周圍行星的發(fā)現(xiàn)，表明系外行星不是稀有之物。目前估計(jì)，類似太陽(yáng)的恒星中，10%周圍有行星。

飛馬座51周圍發(fā)現(xiàn)行星，被認(rèn)為是當(dāng)代先進(jìn)的系外行星研究工作的成果。先進(jìn)的科技，特別是高精度的光譜學(xué)在系外行星研究中的應(yīng)用，大大加速了新的系外行星的發(fā)現(xiàn)。這些新發(fā)展是借助于系外行星對(duì)母恒星的吸引而間接測(cè)量出來(lái)的，也是通過(guò)系外行星走到其母恒星前面擋住母恒星的光焰、導(dǎo)致母星光度減弱而發(fā)現(xiàn)的。這兩種測(cè)量行星的方法，都來(lái)自對(duì)恒星中雙星系統(tǒng)的測(cè)量。所謂雙星系統(tǒng)，是指兩顆恒星在相互引力作用下，互相牽引著繞其引力中心轉(zhuǎn)的系統(tǒng)。兩顆繞著轉(zhuǎn)的恒星，都叫雙星系統(tǒng)的子星。當(dāng)兩顆子星互相繞轉(zhuǎn)時(shí)，就有一顆從另一顆后面走向它的前面。在地面觀測(cè)者看來(lái)，這顆子星便向著觀測(cè)者走來(lái)。相反，另一顆子星便離觀測(cè)者而去。這一來(lái)一去，造成兩顆子星在觀測(cè)者視線方向的移動(dòng)。這種移動(dòng)會(huì)在恒星光譜上產(chǎn)生“紅移”或“藍(lán)移”。利用紅移或藍(lán)移，天文學(xué)家可以測(cè)量出恒星視線方向的運(yùn)動(dòng)。而另一方面，當(dāng)恒星在相互繞轉(zhuǎn)時(shí)，有可能像日食那樣，出現(xiàn)一顆恒星走到另一顆恒星與觀測(cè)者之間，從而擋住另一顆恒星的光線，造成被阻擋恒星的光線減弱。如果阻擋的星不是恒星而是行星，那么這顆擋住恒星光線的行星便是系外行星，而被擋住光線的恒星就是它的母恒星。通過(guò)觀測(cè)母恒星光線的減弱，就能發(fā)現(xiàn)系外行星。

在系外行星研究方面的重大突破，得益于人類對(duì)它的重視和投資開(kāi)發(fā)。其中最值得注意的，是美國(guó)宇航局所做的大量鋪墊性工作。這個(gè)研究機(jī)構(gòu)早在20世紀(jì)60～70年代就開(kāi)始探索系外行星，當(dāng)時(shí)它除了采用大型射電望遠(yuǎn)鏡在地面尋找人類的地外兄弟外，還在其1972年發(fā)射的、飛往木星的“先驅(qū)者-10號(hào)”飛行器上夾帶表明地球文明的外貌和位置的金屬板，以及表示地球人友好情意的圖片、聲音等，希望在飛行器與“外星人”相遇時(shí)能起到聯(lián)絡(luò)與溝通作用。1977年，美國(guó)在其發(fā)射的兩艘“旅行者”號(hào)探測(cè)器上，放置了一張?zhí)厥獾某暗厍蛑簟?，其中錄制了地球上的幾十個(gè)語(yǔ)種、地球上的各種自然聲音，以及包括我國(guó)《高山流水》在內(nèi)的27首古典名曲等，以問(wèn)候“外星人”。

大量初期研究，在人員素質(zhì)培養(yǎng)、資金和技術(shù)積累等方面都做好了準(zhǔn)備。因此，從2002年起，每年發(fā)現(xiàn)20多顆系外行星。到2013年7月12日，已經(jīng)確認(rèn)的系外行星總數(shù)達(dá)910顆。到2014年3月5日，被認(rèn)定的系外行星總數(shù)為1078顆。這些行星分屬815個(gè)行星系，其中179顆屬于一顆恒星周圍擁有多個(gè)行星的行星系統(tǒng)。2014年9月24日，借助美國(guó)的多部太空望遠(yuǎn)鏡，天文學(xué)家首次在一個(gè)海王星大小的太陽(yáng)系外行星上發(fā)現(xiàn)了水蒸氣。這是人類發(fā)現(xiàn)有水蒸氣存在的最小的系外行星。這顆行星位于天鵝座，編號(hào)為HAT-P-11b，與地球的距離約為120光年。它約為4個(gè)地球大小，內(nèi)部可能有固態(tài)核，外面覆蓋著大氣層，活脫脫一個(gè)克隆版的海王星。它距離母恒星比較近，環(huán)繞母恒星運(yùn)行一周只需時(shí)約5天，因此它的表面溫度達(dá)到605℃。除了水蒸氣以外，這顆行星的大氣中還發(fā)現(xiàn)了大量氫氣。至2015年7月24日，已確認(rèn)的系外行星達(dá)1935顆，它們分別屬于1225個(gè)行星系統(tǒng)，其中484顆位于多行星系統(tǒng)內(nèi)。系外行星的觀測(cè)方法也有新的突破。