靠分析恒星运动中的微小振动来发现行星是极其困难的。我们通常依靠多普勒移动(Doppler shift)来测量宇宙中遥远天体的运动。在日常生活中,时常会碰到多普勒移动的例子。当我们在铁路道口等待火车通过时,火车的鸣笛声会在它经过时发生音调变化——火车高速驶来时听起来像更高的音符(一个高的频率),而在离开时变低。光也会发生类似的多普勒效应。如果光源向我们移动,我们所探测到的频率就会高于光源相对我们静止时的频率;相反,如果它远离我们,我们就会检测到一个更低的频率,正如火车鸣笛声从高音掉到低音。声音的不同频率对应于不同的音阶,而光的不同频率则对应于电磁波频谱上不同的“颜色”。在光谱的可见部分,红光的频率相对偏低,而蓝光的频率则相对偏高。

对有行星陪伴的恒星来说,它所发生的微小振动并不足以使恒星的整体颜色发生明显的变化,但却能使星光的光谱产生微弱的漂移。正如一个普通灯泡发出的光可以被棱镜分散成彩虹一样,星光也可以被分散成一组由不同颜色组成的光谱。这组光谱的特征,对应着恒星大气中多种元素的一系列谱线(见图6—4)。氢有一套谱线,钙有另一套谱线,而铁又有自己的一套。和指纹一样,特定元素的光谱特征也是独一无二的,无论是在实验室还是在恒星的大气层中,光谱上的每一条线都有各自精确的位置,即它们特有的频率。但是,我们所看到的却是随恒星运动发生变化的光谱。如果恒星在运动(无论靠近还是远离),这些谱线都会发生移动:远离我们的恒星向红色方向移动,靠近我们的恒星向蓝色方向移动。而在行星的影响下,这些光谱线则会随恒星的往复振动,出现红移和蓝移交替发生的现象。这种移动非常微弱,因此要求极高精度的恒星光谱测量。而这也将我们的搜索范围,局限在那些能提供详细谱线资料的恒星附近。以当前的技术,这意味着我们能探索距地球600光年以内的恒星。