原文作者為 David Schneider，本文以第一人稱編譯。

自從 1995 年，天文學家發現了太陽系外恆星—飛馬座 51，一直是個熱門的話題。我知道某些業餘家能夠看到這些太陽系外星球，但是需要昂貴的望遠鏡。但當我看到在俄亥俄州立大學所進行的 KELT-North 計畫時，我感到相當驚奇。

這個計畫的天文學家並不是使用大型的望遠鏡來觀測星空，而是結合了感光耦合元件－charge-coupled-device (CCD) 與 Mamiya-Sekor 鏡頭。（此種鏡頭原來是設計給高規格相機使用）這讓我開始思考自己是否有可能在不用高規格望遠鏡以及研究等級的 CCD 的狀況下探索外星系？

  • 參考業餘玩家的經驗

我發現有個業餘的天文愛好者已經在網路上分享了他使用單眼相機與望遠鏡頭觀測已知外星系星球的壯舉。他已經能在行星運行至面前時來分辨亮度，這項技巧被稱為中天觀測法（transit detection）。

他所觀察的太陽系外星球是顆巨大的氣體星球，屬於聯星系統，有許多別名像是 HD 189733、HIP 98505、V452 Vulpeculae，依照星表的差異而不同。這個選擇顯而易見，因為他的母星球相對亮度較大（當然裸眼還是無法觀察），而在運行至落下時相對亮度來到 0.026，可以說是相當的亮。（天文學家利用對數規模來形容星球亮度的等級，是為星等，又分為絕對與相對星等。）

因此，我也決定為我的 Canon EOS Rebel XS 單眼相機購入望遠鏡頭。看來手動對焦的鏡頭似乎對許多攝影師已經沒什麼用處了，讓我在 ebay 上找到非常便宜的 Nikon 300mm 望遠鏡頭，附加 Nikon-Canon 鏡頭轉接環。

以下為示範影片：

下個步驟，我必須搞清楚如何讓相機在長時間曝光下追蹤星球。我大可以買一個專業的追蹤器，但那會讓我多花好幾百美金，所以我自己打造了一架旋門追蹤器—基本上就是利用一個鉸鏈將兩塊木板結合在一起—。接著將鉸鏈對向天球的一個極，並且以恆定的速度驅動兩塊板子中的一塊，如此一來就能夠追蹤各個星球了。

為了驅動追蹤器，我從故障的印表機拿出了一些齒輪，一個接上步進馬達，另一個則接到擰在微彎竿子上的螺帽。螺帽的旋轉就會將追蹤器的兩扇合版分開。而步進馬達則是藉由 Arduino 的微型處理器所構成的驅動面板所控制，如此一來就能調整兩扇合版的開關速率。

一剛開始我將追蹤器裝在三腳架上，但這個方案馬上被否決，因為實在是太不穩了。所以我造了一個穩定的木製平台，接著最後一項組成物—球頭軸，然後把它拴在頂端，我就能把相機朝向所有方向了。

整個過程中最難的部分，大概就是要如何才能把相機對準目標。首先我會地用相機目測目標方向，接著檢視每個星星的視線區域。當然加裝一個直角觀景器應該會省力許多，但挑戰仍然相當艱鉅。有些時候我甚至必須花 15 分鐘才有辦法在觀景窗中找到觀測的目標。

而為了拍下照片，我使用 Canon 附贈的軟體來調整相機設定、拍照，記錄下的影像會直接輸入電腦，接著計算出曝光長度的時間序列。我還買了交流電源變壓器，讓我的相機能長時間的運作而不用擔心電量耗盡。

我在幾個晚上拍出了一系列 HD 189733 的測試影像結果，設定每分鐘拍一張曝光 50 秒的照片。我認為持續性的快門能減少星球耀光所影響的亮度誤差，並且能平均的縮小週期性的錯誤。再曝光時間長的條件下，我減少了感光度（ISO 值），避免 CMOS 感光元件過度飽和。

  • 計算行星運行至可觀測的位置

整個計畫最難的部分，在於等待 HD 189733 的行星運行經過可觀測位置的機會，而這個機會大概 2.2 天才會來一次。聽起來好像很頻繁，但其實白天以及太靠近地平線都會造成觀測的困難。還有，我需要清澈的天空。（Czech Astronomical Society 提供了此星球及其他許多外系行星的運行觀測時間線上資源）

終於，經過了幾週的等待，機會終於在十月中旬來到。我紀錄了三小時的影像，從行星運行經過的 108 分鐘的前半小時開始。我估算大概能記錄從正常亮度到稍暗接著回到正常亮度的過程。

  • 自製觀測器所得與預期效果一致

當然你沒辦法光用照片就看出運轉過程的微妙轉變，這中間有太多複雜的影響因子了：像是大氣能見度，或是相機感光元件偵測的光線也時常不一致；如果目標星球在視野內移動了位置也會使得進光量改變。為了彌補這些誤差，我使用了Iris來找出在計算 HD 189733（以及其他四個參考星星）亮度時所需的修正值。

我將 Iris 上所得到的資料載入 Excel 來做差異化光度測定的計算，也就是比較 HD 189733 與其他四個星球所需針對大氣變化所做的修正。最終的結果大概與我試著估算的規模一致，但是整體亮度的下降卻顯而易見。目標星球的平均星等大致上隨著運行周期遞減再回復。

觀測的星等變化可以說相當接近預期的 28 mmag。所以結果看來我的自製觀測器確實探測到了一個外系行星，而且只用了一台單眼相機以及 eBay 上花費美金＄92 的望遠鏡頭。

（圖片、資料來源：Spectrum）