当谈到太阳系如何形成的故事时，有些部分比其他部分更容易就位。大多数恒星系统在其周围形成原行星盘，从而产生在同一平面上运行的行星。圆盘受到巨大的引力缺陷的破坏，导致各种质量的行星混合在一起：从小型的岩石世界到大型的巨型行星。丰富的月球系统应该形成在每颗质量足以收集其自己的环行星盘的巨行星周围，但不会形成在较小的岩石世界周围。
然而，地球和火星都拥有卫星，其中地球的卫星是太阳系中最大的卫星之一，质量仅次于其他四个卫星：木星的木卫三、木卫四和木卫一，以及土星的泰坦。
我们的星球是如何拥有如此巨大的天然卫星的？半个多世纪以来的主导理论是，在太阳系历史早期，一次巨大的撞击产生了足够的碎片，合并成我们的月球，但仅在其他行星形成约 5000 万年后。这一理论刚刚从看似最不可能的地方得到了支持：通过观察仍在形成的系外行星系统。PDS 70 恒星系统为我们太阳系的形成提供了许多重要的教训，而且最新数据表明，毕竟这种巨大的撞击可能并不罕见。
如果我们想知道行星是如何围绕恒星形成的，理想情况下我们希望回到最早的阶段：当恒星及其周围的行星系统仍在形成时。理想情况下，我们会发现一颗非常年轻的恒星，周围仍然有许多形成行星的物质，它距离我们非常近，并且还拥有一颗质量与我们的太阳相当的中心恒星。
这就是 PDS 70 这颗特殊恒星如此有趣的原因。根据它发出的红外光，它早在 1992 年就被识别为一颗前主序星（T Tauri类型），理论上它的年龄不到 1000 万年，并假设其周围有一个原行星盘同年。它的特性经过彻底的研究和测量，我们现在确定：
中心恒星 PDS 70 本身的质量是太阳的 76%，
但仍在收缩，其半径实际上比太阳大 26%，
它非常年轻，估计年龄只有540万年，
对于这样一颗年轻的恒星来说，它离我们非常近，距离只有 370 光年。
正如一颗如此年轻的恒星的典型情况一样，它的亮度也会发生显着的周期性变化：以准周期的方式下降到其峰值亮度的 75%，但也是一种混乱的方式。
然而，直到 2006 年，我们才能够直接测量这个原行星盘的存在：通过使用连接到欧洲南方天文台旗舰天文台之一的日冕仪：甚大望远镜，简称VLT。随着相机、日冕仪和自适应光学技术在过去三十年中不断改进，我们对这个年轻的恒星系统有了越来越好的了解。
首先，我们确定了原行星盘的范围：证明它从中心恒星延伸了大约 140 个天文单位（其中 1 个天文单位是一个天文单位：地球与太阳的平均距离）。
接下来，在 2012 年，我们确定该圆盘并没有一直延伸到恒星系统本身的最内部区域，而是逐渐远离恒星约 65 个天文单位，并且在最内部区域中基本上不存在：这表明存在内恒星系中已经形成的行星。
之后，2015年的一项研究表明，大尘埃颗粒和小尘埃颗粒的内部间隙是不同的：虽然PDS 70系统内部~65 AU内没有小尘埃颗粒，但大尘埃颗粒的消耗甚至更远，因为它们不存在于系统内部约 80 个 AU 中。除了新发现的尘埃颗粒间隙整体形状的不对称性之外，这表明存在多个行星。
2014 年，VLT 进行了重大升级，安装了SPHERE 行星成像仪。最后，这项技术不仅满足于推断这颗新形成的恒星周围年轻行星的存在，而且通过直接成像获得它们存在的关键证据。2018 年，第一个证据公布了这颗年轻恒星周围存在行星。它被称为 PDS 70b，质量巨大且距离中心恒星较远，具有：
22.7 天文单位的半长轴，大约位于天王星与太阳的距离处，
轨道周期123年，
质量约为七个木星质量，
物理尺寸约为木星的175%。
这颗“超级木星”行星因此成为第一颗被直接成像证实的原行星。第二年，即 2019 年，它被证实拥有自己的吸积盘，同年，VLT 上的另一台仪器——MUSE 积分场摄谱仪——在同一恒星系统内探测到了第二颗更外层的原行星：PDS 70c 。这次，这颗新行星距离海王星更远（约 30 个天文单位），质量稍小，质量为 4.4 木星，但具有更显着的特性：借助正确的天文台，我们甚至可以直接成像它周围的环行星盘。
正如每颗形成的大质量恒星都应该在其周围形成一个环行星盘——这是一种由原始物质组成的盘，通过破碎和引力形成行星、小行星和其他大质量天体——每颗形成的巨行星都应该拥有一个环行星盘：围绕新生行星运行的物质盘，通常以与行星本身绕其轴旋转相同的方式绕行星旋转。正如 PDS 70b 是第一颗被直接成像的原行星一样，PDS 70c 是第一颗被观测到其周围有环行星盘的行星。
这些环行星盘被认为会导致气体巨行星周围的月球系统，因为它们也会在盘内经历重力不稳定，这在足够的时间内将导致卫星和环系统。PDS 70c 周围的环绕行星盘内有足够的质量，可以在其周围产生三个大卫星，其大小与地球的月球相当，这表明这可能会形成一个更像木星或土星周围的月球系统，而不是天王星或土星周围的月球系统。海王星。
尽管这些发现既有趣又引人注目，但当涉及到地球和火星等岩石世界如何拥有卫星的谜团时，它们并没有多大帮助。
当然，有一个关于这一点的理论。大多数科学家认为，地球月球的形成方式并不是来自太阳系行星形成时期的环行星盘，而是大约 5000 万年后形成的。这个想法是，一颗巨大的原行星——一颗名为忒伊亚的火星大小的天体——与年轻的原地球相撞并与之合并，激起一团巨大的碎片云，包围了这颗行星数千年。随着时间的推移，这种物质的引力聚结形成了一个或多个大质量天体，其中一些天体落回主行星，其余天体逃逸到行星际空间。
如果这听起来像是一个疯狂的想法，那么您并不是唯一一个这么想的人。但这不仅与模拟相符，而且有大量证据支持这种情况，包括：
对阿波罗宇航员带回的月球岩石进行地球化学分析，
地球自转与月球轨道的对齐，
月球铁核的尺寸很小，
月球上挥发性元素的耗尽，
月地系统相对于其他岩石行星的较大角动量，
月球和地球岩石的稳定同位素比率相同，
以及其他证据。
还有一个非常令人信服的理论，即火星也从一次巨大的撞击中获得了它的一对卫星火卫一和火卫二。火星北半球和南半球地形的巨大差异表明存在巨大的、古老的影响，而火卫一和火卫二彼此之间以及与火星自转轴的对齐表明它们可能都有一个共同的起源。尽管模拟无法重现产生两个小卫星的巨大撞击，但它们可以产生一个巨大的内部卫星，随后与两个较小的外部卫星一起落回火星。截至 2016 年，这是火星如何获得卫星的主要情景。
然而，这些可能引起此类碰撞的假想原行星从何而来？
一种想法是，我们年轻的太阳系中最初存在大量相对较大的原行星，当它们发生引力相互作用时，其中一些被喷射，一些被射入太阳，还有一些最终与其他行星和卫星相撞。这个想法虽然很流行，但没有太多观察支持。
但另一个非常引人注目的想法是，多个原行星可以在相同的近似轨道内形成。正如捕获的物体存在于所有气态巨行星甚至我们自己的星球周围的 L4 和 L5 拉格朗日点周围一样，也许这些位置在被喷射或与主行星体相撞之前曾经是我们太阳系中巨大原行星的所在地在它的路径中。
第二种情景刚刚从一个意想不到的地方得到了令人难以置信的推动：来自对原恒星 PDS 70 周围年轻恒星系统的长波长 ALMA 观测。以前见过的大量特征在这个新的例子中突显出来。图像：
尽管被日冕仪遮挡，中央恒星仍然呈现出明亮而模糊的核心，这也许表明在中央恒星本身附近，行星形成仍在进行中。
在郊区，剩余原行星盘的完整范围是可见的：从距中央恒星约 65 个天文单位一直延伸到约 140 个天文单位。
在这个原行星盘中可以看到一个非常明亮的物质环，也许突出显示了其中一种物质最致密、在 ALMA 敏感的温度下辐射性最强的地方，或者还没有被内部或外部原行星“舀起”的地方。
系外行星 PDS 70c 在原行星盘内缘的内部很容易看到，展示了这个系统相对于我们的视线有多么“倾斜”，而不是完全正面。
但也许最引人注目的是，当您检查该系统中已知最内层系外行星 PDS 70b 的位置时，您会发现，似乎有一个较微弱的光点从背景中脱颖而出，位于同一轨道上。
那个光团到底是什么？
它可能什么都不是：只是一个背景物体，现在正好沿着同一视线。我们相信这种情况最近发生过一次，当时我们将一个背景物体误认为是北落师门系统碎片盘的成员。
它也可能是一个短暂的事件，就像这个原行星系统吐出的尘埃云，如果一个冰冷的彗星状物体在我们眼前解体，就可能出现这种情况。如果不更长时间地观察这个物体，随着时间的推移，我们就无法确定。
但也有可能这是一个物理上真实的物体，与原行星 PDS 70b 的轨道大致相同。它可能是一组特洛伊天体的一个例子：在围绕其母星公转时，这些物质似乎与主行星围绕位于其前方或后方 60° 的点共轨运行。
或者，也许最令人兴奋的是，它本身可能是另一颗原行星：比主原行星更小、更暗、质量更低。
如果最终选项为真，这可能是约 45 亿年前假设的地球-忒伊亚系统的真正类似物，尽管主原行星的行星质量比原地球更高。
研究人员自己倾向于第三种或第四种选择，将其作为外特洛伊木马理论种群的第一个例子，并记住它很可能是一颗共轨行星，恰好位于这些引力有利的拉格朗日点周围。新论文的主要作者Olga Balsalobre-Ruza表示，
“谁能想象两个世界拥有相同的一年时间和宜居条件？我们的工作是这种世界可能存在的第一个证据。我们可以想象一颗行星可以与数千个小行星共享其轨道，就像木星一样，但令我震惊的是行星可以共享相同的轨道。”
由于这是我们第一次研究如此接近且如此年轻的仍在形成的恒星系统，答案也许令人惊讶的是，这种情况在 20 多年来一直是许多人很容易想象的。轨道共享在许多情况下都会发生，无论是在我们自己的太阳系还是太阳系之外，但从长远来看从来都不是绝对稳定的。由于这个恒星系统 PDS 70 只有 540 万年的历史，我们可以确信，如果观察到的这个光斑确实是 PDS 70b 的伴星，它不会永远存在。
也许，如果这颗巨型行星的缩小版本在整个宇宙中普遍存在，那么不仅地球大小的世界很常见，而且带有月球大小卫星的地球大小的世界也很常见。