它起初毫不起眼——随后科学家却发现了一个体积十倍于木星的世界

早先对这颗名为MP Mus的恒星的观测表明，它是孤立的，周围没有任何行星环绕，仅被一个毫无特征的气体和尘埃云包围。

然而，结合使用阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）和欧洲航天局盖亚任务（Gaia）的结果对MP Mus进行的再次观测表明，这颗恒星并非孤立存在。

由剑桥大学领导的天文学家国际团队在该恒星的原行星盘中探测到了一颗巨大的气态巨行星：原行星盘是由气体、尘埃和冰组成的薄饼状云团，行星形成过程即始于此。这是盖亚任务首次在原行星盘内探测到系外行星。这项发表于《自然·天文学》（Nature Astronomy）期刊的研究结果表明，类似方法可能有助于搜寻其他恒星周围的年轻行星。

通过研究年轻恒星周围原行星盘中的行星形成过程，研究人员能更深入了解我们太阳系自身的演化历程。在一种称为核吸积的过程中，引力使盘中的粒子相互粘连，最终形成小行星或行星等更大的固态天体。随着年轻行星的形成，它们开始在盘中刻蚀出间隙，如同黑胶唱片上的沟槽。

然而，由于盘中气体和尘埃的干扰，观测这些年轻行星极具挑战性。迄今为止，仅有三例在原行星盘中明确探测到年轻行星的可靠记录。

领导该研究的剑桥大学天文学研究所阿尔瓦罗·里巴斯（Álvaro Ribas）博士专攻原行星盘研究。"我们首次观测该恒星时，正值学界认识到大多数星盘具有环隙结构之际，我期望发现MP Mus周围存在可能暗示行星存在的特征，"他表示。

2023年，里巴斯利用ALMA观测了MP Mus（PDS 66）周围的原行星盘。结果显示这颗年轻恒星在宇宙中似乎孑然一身：其环绕星盘未见任何行星可能正在形成的空隙，完全平坦且毫无特征。

"我们早期的观测显示这是个单调平坦的星盘，"里巴斯说。"但这令我们感到蹊跷，因为该星盘年龄介于七百万至一千万年。在此年龄的星盘中，我们理应能发现行星形成的某些证据。"

如今，里巴斯与来自德国、智利和法国的同事对MP Mus进行了重新审视。他们再次使用ALMA，在3毫米波段（比早期观测波长更长）对该恒星进行观测，从而能更深入探测星盘内部。

新观测结果揭示了恒星附近存在一个空腔及外围两条间隙——这些结构在早期观测中被遮蔽，表明MP Mus或许并非形单影只。

与此同时，欧洲南方天文台研究员米格尔·维奥克（Miguel Vioque）正揭开谜题的另一面。利用盖亚数据，他发现MP Mus存在"晃动"现象。

"我的第一反应是计算必定存在错误，因为MP Mus已知具有无特征星盘，"维奥克表示。"正当我复核计算时，恰逢阿尔瓦罗发表演讲，展示星盘中新发现的内空腔初步结果。这意味着我探测到的晃动真实存在，且极可能由正在形成的行星引起。"

结合盖亚与ALMA的观测数据及计算机模拟，研究人员认为晃动很可能由一颗气态巨行星引发——其质量不足木星的十倍，以地球到太阳距离的1至3倍轨道半径绕恒星运行。

"模拟工作表明，若在新发现的内空腔中放置一颗巨行星，就能合理解释盖亚信号，"里巴斯解释道。"而使用ALMA更长波长使我们得以观察到此前不可见的结构。"

这是首次通过结合盖亚提供的精确恒星运动数据与星盘深度观测，间接发现嵌入原行星盘的系外行星。这也意味着更多隐藏行星可能存在于其他星盘中，静待发现。

"我们认为这或许是原行星盘中年轻行星难以探测的原因之一，本案中我们需同时借助ALMA和盖亚数据，"里巴斯指出。"ALMA更长波长极具价值，但在此波段观测需占用更多望远镜时间。"

里巴斯表示，ALMA即将进行的升级以及未来望远镜（如下一代甚大阵列ngVLA），可用于更深入探测更多星盘，从而更好地了解隐藏的年轻行星族群，这将有助于探索我们自身行星的形成之谜。

该研究部分获得欧盟地平线计划、欧洲研究理事会以及英国研究与创新署（UKRI）下属英国科学技术设施委员会（STFC）的支持。