24年前，瑞士天文学家米歇尔·马约尔(Michel Mayor)和迪迪埃·奎洛兹(Didier Queloz)发现了太阳系外第一颗围绕类太阳恒星运行的行星——这一里程碑式的发现获得了今年的诺贝尔物理学奖。今天，我们知道了数千颗“系外行星”，研究人员正试图了解它们何时以及如何形成。
已知的系外行星当然是一群不拘一格的人。它们的大小不一，有像地球这样的小型岩石行星，也有比木星大很多倍的气态巨行星。
有些有蜿蜒的轨道，而另一些则围绕着两颗而不是一颗恒星运行。一些行星的质量和温度适中，被认为是维持生命所必需的，而另一些则是充满热量和重力的地狱球。一些系外行星似乎单独围绕它们的恒星运行，而另一些系外行星则与其他几颗行星一起运行，就像我们太阳系中的地球一样。
然而，到目前为止，我们发现的绝大多数都是地球——到木星大小的行星，它们的轨道离宿主恒星非常近——通常比水星绕太阳的轨道更近。天文学家正试图通过研究不同(最好是早期)形成阶段的例子来了解这些近轨道行星是如何形成的。
但是年轻的、微弱的系外行星很难在高度活跃的母恒星的眩光中辨认出来。法国格勒诺布尔行星学和天体物理学研究所的杰罗姆·布维耶博士领导的一个研究小组在其网站上问道:“你有没有试过在手提钻旁边听西贝柳斯的音乐?””
为了穿透噪音，Bouvier博士和他的同事们使用了一些世界上最强大的望远镜阵列，比如位于智利巴拉那山上的欧洲南方天文台的甚大望远镜干涉仪。与此同时，计算机模拟年轻行星如何扰乱围绕其新生恒星的气体和尘埃盘，将帮助他们了解如何在真实空间中发现年轻的系外行星。
的巨型
研究人员希望，他们的项目SPIDI将导致发现近轨道系外行星，当它们形成时，大约有100万年的历史。布维耶博士说:“一百万年——相当于人类一生的两天。”
一年半过去了，这个项目还太新，还没有取得任何成果。但通过测量近轨系外行星在婴儿期的特性，研究人员旨在了解它们是如何诞生的。
然而，该项目可能不会揭示具有其他类型轨道的系外行星的形成。轨道的类型很重要，因为它决定了系外行星表面的条件，以及它是否适合居住。
每种类型的系外行星和系外行星轨道都可以单独研究。但英国莱斯特大学的理查德·亚历山大教授认为，通过研究围绕不同恒星运行的不同类型的系外行星，可以减少遗漏有助于构成行星形成大局的重要过程的可能性。
他说:“打个很蹩脚的比方:如果你只能看到大象的一个部位，比如它的鼻子，那么你对大象的理解与那些只能看到大象脚趾的人会有很大的不同。”“通过观察不同类型的(系外行星)系统，我们正在尽最大努力退后一步，看看整个‘行星形成大象’，而不仅仅是其中的一部分。”
明星的盘
不知何故，一颗年轻的系外行星与其恒星的尘埃和气体盘相互作用的方式决定了最终形成的系外行星的类型。亚历山大教授的项目“建筑计划”涉及开发计算机模拟，以预测不同形成过程的影响。
这些模拟可以对照观察结果进行测试，看看它们所描述的过程是否准确。
这种做法正在取得成效。在最近的一项研究中，亚历山大教授的同事、英国莱斯特大学的Dipierro博士领导了一项研究，计算机模拟表明，在一颗名为Elias 24的恒星的圆盘上观察到的一个环，是一颗尚未确定的绕轨道运行的巨型气体行星所清除的路径。
然而，为了真正了解行星形成的新情况，研究人员想要预测一些尚未被观察到的东西。亚历山大教授说:“然后我们可以使用新的观测结果直接测试物理，并最大限度地了解我们从所有这些新知识中获得的知识。”
天体物理学家知道，一开始，行星是在重力作用下尘埃和气体积聚而形成的。但这个行星形成的最早阶段尤其难以研究。
问题是，年轻恒星周围的尘埃和气体都以非常复杂的方式演化，研究它们如何共同形成行星需要大量的专业知识和计算能力。因此，传统上，尘埃和气体被模拟为单独的过程。
结
但是正如德国海德堡马克斯普朗克天文研究所的马里奥弗洛克博士指出的那样，这两个过程不能真正分开。例如，尘埃的存在可以减少气体中的湍流，而气体的湍流会影响尘埃颗粒的大小和破碎度。
在一个名为“不明飞行物”的项目中，弗洛克博士和他的同事们首次开始将气体和尘埃模拟结合起来，以准确地描述行星形成的一些早期阶段。他们的希望是解释在非常年轻的恒星盘上看到的一些特征——螺旋和环——作为胚胎尘埃颗粒聚集在一起的足迹。
弗洛克博士说，这里最大的挑战是找到合适的时间和空间尺度，在这个尺度上，气体和尘埃相互作用的影响最大。“这需要在磁流体动力学、粉尘凝聚、数值工具和高性能计算方面的大量专业知识。”
“如果我们成功地将谷物生长和行星形成的地点与目前的观测联系起来，那将是最高的目标，”他继续说。他说，这将有助于我们了解目前观察到的系统中正在发生的事情。
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