恆星是密集的星際物質雲坍塌形成的。現在，科學家首次觀測到非常年輕原恆星的星際物質雲坍塌過程中還有行星形成的跡象。這説明恆星系統中的恆星和行星很可能是同步形成的。
果真如此，這將顛覆之前的理論認識，也就是行星是在恆星形成之後才逐漸形成的。
這次發現的年輕的原恆星編號為IRS 63，距蛇夫座ρ星雲複合體約470光年。蛇夫座ρ星雲複合體是離太陽最近的一個恆星形成區，其中的星際塵埃非常充足，可以形成旋轉的星際物質盤，最終形成恆星。
IRS 63年齡不到一百萬年。它在毫米微波波段非常明亮，是同類中最明亮的原恆星之一。
此外，IRS 63具有較大星際物質盤，展開約50個天文單位。
研究團隊使用阿塔卡馬大型望遠鏡陣（Atacama Large Millimeter/submillimeter Array，縮寫為ALMA）對IRS 63系統進行了仔細的觀測。團隊在盤上發現了一個驚喜：圍繞原恆星存在兩個同心的暗縫。這被認為是行星形成的標誌。
「我們觀察到了IRS 63的年輕原行星盤，並發現了盤內的間隙和環，這表明行星的形成。」美國哈佛-史密松天體物理中心（Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics）的博士後伊恩·斯蒂芬斯（Ian Stephens）說。
「目前理論認為恆星在行星形成之前就完成了大部分的形成過程，但我們的觀察表明它們是同時形成的。」文章第一作者、德國馬克斯普朗克外星物理研究所（Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics）的博士後多米尼克·塞古拉-科克斯（Dominique Segura-Cox）說，「IRS 63盤中的環太年輕了。這説明原恆星和行星就像兄弟一樣同步成長。」
行星的形成仍然是一個不明過程。常見的理論模型是核心吸積，盤中的塵埃逐漸積累，首先通過靜電粘附在一起，然後隨著系統的成長逐漸變成引力主導。發生這種情況時，原行星將所有沿其軌道路徑的物質吸走，從而在星際盤上形成一個縫隙。
目前看到的原行星盤中都檢測到了這種間隙。但是該模型存在一個大問題：行星以這種方式形成需要很長時間，而年齡超過一百萬年左右的原行星盤似乎沒有足夠的物質來形成已知的系外行星種群。
「我們觀測到的環和間隙表明，我們正在看到行星形成的最早證據，而且行星肯定會在前五十萬年內開始形成，很可能在前十五萬年內開始形成。」斯蒂芬斯補充道，「行星，特別是像木星這樣的行星，是在恆星形成過程的最早階段之一開始形成的。」
研究團隊計算了觀測到的間隙所需的潛在原行星質量。內部的環（距中心恆星19個天文單位）應該是由質量為木星質量的0.47倍的物體產生的，而外環（37個天文單位）應該是由木星質量的0.31倍的物體產生的。
研究團隊在論文中指出，「即使在最保守的情況下，這些特徵也表明塵埃開始聚集在圓盤的特定半徑上。圓盤的結構很可能會對恆星形成過程中開始的行星演化產生影響。」
這項研究對於我們了解太陽系的行程也有巨大幫助。越來越多的證據表明，木星可能是在太陽系中的海王星軌道更遠的地方形成的，然後隨著時間的推移遷移到了現在的位置。對IRS 63的觀察表明，原行星盤中的物質數量和系統的年輕年齡可能會產生類似於我們太陽系中的條件，從而允許類似的行星形成。
塞古拉-科克斯說：「原行星盤的大小與我們自己的太陽系非常相似。即使原恆星的質量也只是比我們太陽的質量稍小。研究原恆星周圍的這種年輕的行星形成盤可以為我們提供有關我們自身起源的重要見解。」
這項新研究發表在2020年10月7日的《自然》雜誌上。
