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  傳統定義指出衛星是在行星周圍依照閉合軌道做週期性執行的天體,但是天文學家在褐矮星周圍發現行星大小的衛星,造成行星與衛星之間的分際相當模糊,因為褐矮星這種低質量的天體被視為失敗的恆星。為了避免造成混亂,國際天文學聯合會宣佈:「真實質量低於進行氘核聚變質量的天體,該軌道上的恆星或恆星殘餘物視為行星。」根據天文學家的計算,天體要氘核聚變質量要達到木星質量的13倍以上,群眾為物件的太陽 金屬量。國際天文學聯合會的定義指出,天體質量比這個下限還小被視為一顆行星,不論它們是如何形成。

  天文學家尚未發現任何系外衛星,因此它們的物理性質仍是一個未知數。然而,它們彼此之間的差異可能很大,就像太陽系裡面的衛星一樣。如果系外巨行星位於可居住區裡面的話,它的大型衛星可能可以維持生命存在。

  雖然天文學家尚未發現任何系外衛星,但是理論上許多系外行星都應該擁有衛星。儘管行星獵人利用都普勒光譜法來發現許多系外行星,但是無法利用這種技術來系外衛星。這是因為行星與衛星造成的恆星光譜的轉移,將會以一個點在軌道上的移動,所以無法分辨出行星與衛星。因此天文學家將會用下列幾種方式來偵測系外衛星:

  倫敦大學學院的天文學家大衛·基平在2009年發表了一篇文章,概述天文學家如何觀測衛星穿越行星時產生的變化。在後續的研究中,大衛·基平與其他天文學家認為開普勒太空望遠鏡可以偵測到位於適居帶的系外衛星。

  要對系外衛星直接拍攝照片是極具挑戰性任務,比對系外行星更難,因為衛星的亮度及大小都不及行星。小型的系外衛星更是難以使用這個方法偵測到。

  當系外行星通過主星前面的時候,天文學家可以觀測到恆星的光度產生小幅度的下降。這種現象也被稱為掩星,與行星的半徑成正比例變動。如果行星及衛星通過主星的前面,它們都會對於恆星的光度產生影響。當它們通過主星的前面時可能會出現行星-衛星蝕,但這種情況的概率相對較低。

  韓國天文學家在2002年建議利用微引力透鏡來探測系外行星附近的衛星 。研究人員發現偵測衛星在透鏡光度曲線中的訊號非常困難,因為訊號的來源有限而被嚴重模糊,而恆星的半徑角度過小也造成阻礙。 人馬座中一顆恆星明亮的瞬間 —微引力透鏡,但目前還沒被確認 MOA-2011-BLG-262.

  天文學家已經成功利用都普勒光譜法辨識出幾顆系外行星,包括HD 189733 b與HD 209458 b。天文學家偵測到的光譜質量明顯比恆星光譜更受到噪聲的影響。光譜解析度及接收到的光譜特徵所需要的水準遠低於天文學家對於系外行星進行都普勒光譜法所需的水準。

  澳大利亞蒙納士大學的天文學家劉易斯、薩基特及Mardling 在2008年提出使用脈衝星計時法來探測脈衝星行星的衛星。作者們運用他們的方法對PSR B1620-26 b進行偵測,並發現一個衛星可以穩定存在的區域,如果衛星的軌道距離行星為行星公轉軌道的五十分之一,質量為行星5%以上。

  據推測,位於半人馬座的恆星1SWASP J140747.93-394542.6可能有一顆帶衛星的行星。 確認的太陽系外行星WASP-12b也可能擁有一個月球。  2013年12月,MOA-2011-BLG-262的一顆候選系外衛星被宣佈,但由於微透鏡事件建模的退化,觀測結果也可以解釋為海王星質量行星繞著一顆低質量紅矮星執行,作者認為這種情況更有可能發生。 幾個月後的2014年4月,這個候選行星也出現在新聞中。  2018年10月,研究人員利用哈勃太空望遠鏡發表了對候選系外衛星開普勒1625b I的觀測結果,這表明宿主行星可能有幾個木星質量,而系外衛星的質量和半徑可能與海王星相似。這項研究得出結論,外月假說是對現有觀測結果最簡單和最好的解釋,儘管它警告說,很難對其存在和性質給出精確的概率。

  目前至少有兩篇刊發在同行審閱的期刊上的論文研究了系外衛星的適居性。René Heller & Rory Barnes 討論了恆星和行星(母星的熱輻射及反射光)對衛星的光照影響,以及衛星蝕對平均軌道表面的照明影響。同時還討論了潮汐加熱對適居性的威脅。在論文的第四節,作者引入了新概念來定義衛星的適居軌道。提到了環繞行星的適居帶,作者將圍繞某個行星的適居衛星內邊界稱為環繞行星的“適居邊緣”,內適居邊界由總光照(行星和恆星)和潮汐加熱的效果決定。超過適居邊緣的衛星無法擁有生命。在第二個研究中,René Heller 還探討了蝕和衛星軌道穩定性對系外衛星適居性的影響。他發現,根據衛星軌道偏心率的不同,適居衛星所在行星系的恆星的質量至少要為0.2倍的太陽質量。
系外衛星泛指在系外行星周圍依照閉合軌道做週期性執行的衛星,雖然目前人類尚未發現任何系外衛星,但是理論上應該有許多衛星執行在系外行星周圍。不過要偵測到系外衛星是非常困難的。