天文学家在4.5亿光年外的一颗初生恒星表面发现了形状奇怪的斑点

一颗年轻的恒星可以告诉我们关于我们的行星、太阳和太阳系诞生时的秘密，天文学家在4.5亿光年外的一颗婴儿星的表面发现了一个形状奇怪的斑点，揭示了关于我们太阳系如何形成的新见解。位于我们太阳系中心的这颗熟悉的恒星已经有了数十亿年的成熟期，并最终为我们地球上的人提供了生命的能量。但是在很久以前，我们的太阳还只是一个正在成长的婴儿星。

太阳在如此年轻时是什么样子的呢？这长期以来一直是一个谜，如果得到解决，可以让我们了解我们的太阳系的形成。

“我们已经在银河系的其他恒星系统中探测到了数以千计的行星，但是这些行星都是从哪里来的？地球是从哪里来的？这就是真正驱动我的原因，”论文的主要作者、波士顿大学艺术与科学学院天文学副教授凯瑟琳·埃斯皮拉特说。

埃斯皮拉特和合作者在《自然》杂志上发表的一篇新的研究论文提供了新的线索，说明当我们的太阳处于萌芽状态时，是什么力量在起作用，首次在一颗婴儿恒星上检测到一个独特形状的斑点，揭示了关于年轻恒星如何成长的新信息。当一颗幼年恒星正在形成时，它吞噬了在它周围旋转的尘埃和气体粒子，这就是所谓的原行星盘。这些颗粒在一个叫做吸积的过程中猛烈撞击恒星的表面。这与太阳经历的过程相同。

原行星盘在磁化分子云中被发现，在整个宇宙中，天文学家都知道这些分子云是形成新恒星的温床。有理论认为，原行星盘和恒星是由一个磁场连接起来的，而粒子则沿着这个磁场到达恒星。当粒子碰撞到成长中的恒星表面时，在吸积过程的焦点处形成了热斑–这些热斑非常热而且密度大。

看着距离地球约4.5亿光年的一颗年轻恒星，埃斯皮拉特和她的团队的观察首次证实了天文学家为预测热点的形成而开发的吸积模型的准确性。这些计算机模型直到现在还依赖于计算磁场结构如何引导来自原行星盘的粒子撞向成长中的恒星表面的特定点的算法。现在，可观察的数据支持了这些计算。

包括研究生John Wendeborn和博士后研究员Thanawuth Thanathibodee在内的BU团队密切研究了一颗名为GM Aur的年轻恒星，它位于银河系的Taurus-Auriga分子云中。埃斯皮拉特说，目前不可能拍摄到如此遥远的恒星的表面，但是鉴于恒星表面的不同部分会发出不同波长的光，其他类型的图像是可能的。该小组花了一个月的时间，每天对从GM Aur表面发出的光的波长进行快照，汇编了X射线、紫外线（UV）、红外线和视觉光的数据集。为了窥探GM Aur，他们依靠美国宇航局的哈勃太空望远镜、凌日系外行星调查卫星（TESS）、雨燕天文台和拉斯坎布雷斯天文台的全球望远镜网络的”眼睛”。

这颗特殊的恒星GM Aur在大约一周的时间内进行一次完整的旋转，在这段时间内，随着较亮的热点远离地球，亮度水平预计会达到顶峰并减弱，然后再转回来面对我们的星球。但是，当研究小组第一次将他们的数据并排排列时，他们被他们所看到的东西吓了一跳。

“我们看到，[数据]有一天的偏移，”埃斯皮拉特说。不是所有的光波长在同一时间达到峰值，而是紫外光在所有其他波长达到峰值的前一天达到最亮。起初，他们认为他们可能已经收集了不准确的数据。

她说：”我们把数据看了很多遍，反复检查了时间，发现这不是一个错误。他们发现，热点本身并不是完全均匀的，它内部有一个区域甚至比其他区域更热。热点不是一个完美的圆……它更像是一张弓，弓的一部分比其他部分更热、更密集，。”这种独特的形状解释了光波长数据中的错位。这是以前从未检测到的热点中的一种现象。

“这项[研究]告诉我们，热点是由磁场在恒星表面形成的脚印，”埃斯皮拉特说。曾几何时，太阳也有热点–与太阳黑子不同，黑子是我们太阳上比其表面其他部分更冷的区域–集中在它从周围的气体和尘埃的原行星盘中吞噬颗粒的地方。最终，原行星盘会逐渐消失，留下恒星、行星和其他宇宙物体，构成一个恒星系统。在我们的小行星带和所有行星的存在中，仍然有原行星盘为我们的太阳系提供动力的证据。研究与我们的太阳有类似属性的年轻恒星是了解我们自己的行星诞生的关键。