一顆年輕的恆星可以告訴我們關於我們的行星、太陽和太陽系誕生時的秘密，天文學家在4.5億光年外的一顆嬰兒星的表面發現了一個形狀奇怪的斑點，揭示了關於我們太陽系如何形成的新見解。位於我們太陽系中心的這顆熟悉的恆星已經有了數十億年的成熟期，並最終為我們地球上的人提供了生命的能量。但是在很久以前，我們的太陽還只是一個正在成長的嬰兒星。
太陽在如此年輕時是什麼樣子的呢？這長期以來一直是一個謎，如果得到解決，可以讓我們了解我們的太陽系的形成。
“我們已經在銀河系的其他恆星系統中探測到了數以千計的行星，但是這些行星都是從哪裡來的？地球是從哪裡來的？這就是真正驅動我的原因，”論文的主要作者、波士頓大學藝術與科學學院天文學副教授凱瑟琳·埃斯皮拉特說。
埃斯皮拉特和合作者在《自然》雜誌上發表的一篇新的研究論文提供了新的線索，說明當我們的太陽處於萌芽狀態時，是什麼力量在起作用，首次在一顆嬰兒恆星上檢測到一個獨特形狀的斑點，揭示了關於年輕恆星如何成長的新信息。當一顆幼年恆星正在形成時，它吞噬了在它周圍旋轉的塵埃和氣體粒子，這就是所謂的原行星盤。這些顆粒在一個叫做吸積的過程中猛烈撞擊恆星的表面。這與太陽經歷的過程相同。
原行星盤在磁化分子云中被發現，在整個宇宙中，天文學家都知道這些分子云是形成新恆星的溫床。有理論認為，原行星盤和恆星是由一個磁場連接起來的，而粒子則沿着這個磁場到達恆星。當粒子碰撞到成長中的恆星表面時，在吸積過程的焦點處形成了熱斑–這些熱斑非常熱而且密度大。
看着距離地球約4.5億光年的一顆年輕恆星，埃斯皮拉特和她的團隊的觀察首次證實了天文學家為預測熱點的形成而開發的吸積模型的準確性。這些計算機模型直到現在還依賴於計算磁場結構如何引導來自原行星盤的粒子撞向成長中的恆星表面的特定點的算法。現在，可觀察的數據支持了這些計算。
包括研究生John Wendeborn和博士后研究員Thanawuth Thanathibodee在內的BU團隊密切研究了一顆名為GM Aur的年輕恆星，它位於銀河系的Taurus-Auriga分子云中。埃斯皮拉特說，目前不可能拍攝到如此遙遠的恆星的表面，但是鑒於恆星表面的不同部分會發出不同波長的光，其他類型的圖像是可能的。該小組花了一個月的時間，每天對從GM Aur表面發出的光的波長進行快照，彙編了X射線、紫外線（UV）、紅外線和視覺光的數據集。為了窺探GM Aur，他們依靠美國宇航局的哈勃太空望遠鏡、凌日系外行星調查衛星（TESS）、雨燕天文台和拉斯坎布雷斯天文台的全球望遠鏡網絡的”眼睛”。
這顆特殊的恆星GM Aur在大約一周的時間內進行一次完整的旋轉，在這段時間內，隨着較亮的熱點遠離地球，亮度水平預計會達到頂峰並減弱，然後再轉回來面對我們的星球。但是，當研究小組第一次將他們的數據並排排列時，他們被他們所看到的東西嚇了一跳。
“我們看到，[數據]有一天的偏移，”埃斯皮拉特說。不是所有的光波長在同一時間達到峰值，而是紫外光在所有其他波長達到峰值的前一天達到最亮。起初，他們認為他們可能已經收集了不準確的數據。
她說：”我們把數據看了很多遍，反覆檢查了時間，發現這不是一個錯誤。他們發現，熱點本身並不是完全均勻的，它內部有一個區域甚至比其他區域更熱。熱點不是一個完美的圓……它更像是一張弓，弓的一部分比其他部分更熱、更密集，。”這種獨特的形狀解釋了光波長數據中的錯位。這是以前從未檢測到的熱點中的一種現象。
“這項[研究]告訴我們，熱點是由磁場在恆星表面形成的腳印，”埃斯皮拉特說。曾幾何時，太陽也有熱點–與太陽黑子不同，黑子是我們太陽上比其表面其他部分更冷的區域–集中在它從周圍的氣體和塵埃的原行星盤中吞噬顆粒的地方。最終，原行星盤會逐漸消失，留下恆星、行星和其他宇宙物體，構成一個恆星系統。在我們的小行星帶和所有行星的存在中，仍然有原行星盤為我們的太陽系提供動力的證據。研究與我們的太陽有類似屬性的年輕恆星是了解我們自己的行星誕生的關鍵。