恒星是密集的星际物质云坍塌形成的。现在，科学家首次观测到非常年轻原恒星的星际物质云坍塌过程中还有行星形成的迹象。这说明恒星系统中的恒星和行星很可能是同步形成的。
果真如此，这将颠覆之前的理论认识，也就是行星是在恒星形成之后才逐渐形成的。这次发现的年轻的原恒星编号为IRS 63，距蛇夫座ρ星云复合体约470光年。蛇夫座ρ星云复合体是离太阳最近的一个恒星形成区，其中的星际尘埃非常充足，可以形成旋转的星际物质盘，最终形成恒星。IRS 63年龄不到一百万年。它在毫米微波波段非常明亮，是同类中最明亮的原恒星之一。此外，IRS 63具有较大星际物质盘，展开约50个天文单位。研究团队使用阿塔卡马大型望远镜阵（Atacama Large Millimeter/submillimeter Array，缩写为ALMA）对IRS 63系统进行了仔细的观测。团队在盘上发现了一个惊喜：围绕原恒星存在两个同心的暗缝。这被认为是行星形成的标志。“我们观察到了IRS 63的年轻原行星盘，并发现了盘内的间隙和环，这表明行星的形成。”美国哈佛-史密松天体物理中心（Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics）的博士后伊恩·斯蒂芬斯（Ian Stephens）说。“目前理论认为恒星在行星形成之前就完成了大部分的形成过程，但我们的观察表明它们是同时形成的。”文章第一作者、德国马克斯普朗克外星物理研究所（Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics）的博士后多米尼克·塞古拉-科克斯（Dominique Segura-Cox）说，“IRS 63盘中的环太年轻了。这说明原恒星和行星就像兄弟一样同步成长。”行星的形成仍然是一个不明过程。常见的理论模型是核心吸积，盘中的尘埃逐渐积累，首先通过静电粘附在一起，然后随着系统的成长逐渐变成引力主导。发生这种情况时，原行星将所有沿其轨道路径的物质吸走，从而在星际盘上形成一个缝隙。
目前看到的原行星盘中都检测到了这种间隙。但是该模型存在一个大问题：行星以这种方式形成需要很长时间，而年龄超过一百万年左右的原行星盘似乎没有足够的物质来形成已知的系外行星种群。“我们观测到的环和间隙表明，我们正在看到行星形成的最早证据，而且行星肯定会在前五十万年内开始形成，很可能在前十五万年内开始形成。”斯蒂芬斯补充道，“行星，特别是像木星这样的行星，是在恒星形成过程的最早阶段之一开始形成的。”研究团队计算了观测到的间隙所需的潜在原行星质量。内部的环（距中心恒星19个天文单位）应该是由质量为木星质量的0.47倍的物体产生的，而外环（37个天文单位）应该是由木星质量的0.31倍的物体产生的。研究团队在论文中指出，“即使在最保守的情况下，这些特征也表明尘埃开始聚集在圆盘的特定半径上。圆盘的结构很可能会对恒星形成过程中开始的行星演化产生影响。”这项研究对于我们了解太阳系的行程也有巨大帮助。越来越多的证据表明，木星可能是在太阳系中的海王星轨道更远的地方形成的，然后随着时间的推移迁移到了现在的位置。对IRS 63的观察表明，原行星盘中的物质数量和系统的年轻年龄可能会产生类似于我们太阳系中的条件，从而允许类似的行星形成。塞古拉-科克斯说：“原行星盘的大小与我们自己的太阳系非常相似。即使原恒星的质量也只是比我们太阳的质量稍小。研究原恒星周围的这种年轻的行星形成盘可以为我们提供有关我们自身起源的重要见解。”这项新研究发表在2020年10月7日的《自然》杂志上。
