Den välbekanta stjärnan i mitten av vårt solsystem har haft miljarder år på sig att mogna och i slutändan ge livgivande energi till oss här på jorden. Men för mycket länge sedan, vår sol var bara en växande babystjärna. Hur såg solen ut när den var så ung? Det har länge varit ett mysterium att, om det löses, skulle kunna lära oss om bildandet av vårt solsystem – så kallat eftersom sol är det latinska ordet för sol – och andra stjärnsystem som består av planeter och kosmiska objekt som kretsar kring stjärnor.

"Vi har upptäckt tusentals planeter i andra stjärnsystem i vår galax, men var kom alla dessa planeter ifrån? Var kom jorden ifrån? Det är det som verkligen driver mig, säger Catherine Espaillat, huvudförfattare på tidningen och en docent i astronomi vid Boston University College of Arts &Sciences.

En ny forskningsartikel publicerad i Natur av Espaillat och medarbetare ger äntligen nya ledtrådar om vilka krafter som spelade när vår sol var i sin linda, upptäcka, för första gången, en unikt formad fläck på en babystjärna som avslöjar ny information om hur unga stjärnor växer.

När en babystjärna bildas, Espaillat förklarar, den äter upp damm och gaspartiklar som virvlar runt den i vad som kallas en protoplanetarisk skiva. Partiklarna smäller in i stjärnans yta i en process som kallas accretion.

"Detta är samma process som solen gick igenom, " säger Espaillat.

Protoplanetära skivor finns i magnetiserade molekylära moln, som i hela universum är kända av astronomer som grogrund för bildandet av nya stjärnor. Det har varit en teori om att de protoplanetära skivorna och stjärnorna är förbundna med ett magnetfält, och partiklarna följer fältet vidare till stjärnan. När partiklar kolliderar in i ytan av den växande stjärnan, heta fläckar - som är extremt varma och täta - bildas i fokuspunkterna för ackretionsprocessen.

När vi tittar på en ung stjärna cirka 450 miljoner ljusår från jorden, Espaillat och hennes teams observationer bekräftar, för första gången, noggrannheten hos astronomers ackretionsmodeller som utvecklats för att förutsäga bildandet av hot spots. Dessa datormodeller har hittills förlitat sig på algoritmer som beräknar hur magnetfältens struktur styr partiklar från protoplanetära skivor att krascha in i specifika punkter på ytan av växande stjärnor. Nu, observerbara data stödjer dessa beräkningar.

BU-laget, inklusive doktoranden John Wendeborn, och postdoktor Thanawuth Thanathibodee, noggrant studerat en ung stjärna som heter GM Aur, belägen i Taurus-Aurigas molekylära moln i Vintergatan. Det är för närvarande omöjligt att fotografera ytan på en så avlägsen stjärna, Espaillat säger, men andra typer av bilder är möjliga med tanke på att olika delar av en stjärnas yta sänder ut ljus i olika våglängder. Teamet tillbringade en månad med att ta dagliga ögonblicksbilder av ljusvåglängder som sänds ut från GM Aurs yta, sammanställa datamängder av röntgen, ultraviolett (UV), infraröd, och visuellt ljus. För att kika på GM Aur, de litade på "ögonen" på NASA:s Hubble Space Telescope, Transiterande Exoplanet Survey Satellite (TESS), Swift Observatory, och Las Cumbres Observatorys globala teleskopnätverk.

Denna speciella stjärna, GM Aur, gör en hel rotation på ungefär en vecka, och under den tiden förväntas ljusstyrkan toppa och avta när den ljusare heta punkten vänder sig bort från jorden och sedan tillbaka för att möta vår planet igen. Men när teamet först radade upp sina data sida vid sida, de blev förvånade över vad de såg.

"Vi såg att det fanns en förskjutning [i uppgifterna] med en dag, " säger Espaillat. Istället för att alla ljusvåglängder toppar samtidigt, UV-ljus var som starkast ungefär ett dygn innan alla andra våglängder nådde sin topp. I början, de trodde att de kan ha samlat in felaktiga uppgifter.

"Vi gick igenom data så många gånger, dubbelkollade timingen, och insåg att detta inte var ett fel, " säger hon. De upptäckte att själva den heta platsen inte är helt enhetlig, och det har ett område inom sig som är ännu varmare än resten av det.

"Den heta punkten är inte en perfekt cirkel ... det är mer som en båge med en del av bågen som är varmare och tätare än resten, " säger Espaillat. Den unika formen förklarar felinriktningen i ljusvåglängdsdata. Detta är ett fenomen i en hot spot som aldrig tidigare upptäckts.

"Denna [studie] lär oss att hot spots är fotspår på stjärnytan som skapas av magnetfältet, " säger Espaillat. En gång, solen hade också heta fläckar – annorlunda än solfläckar, som är områden av vår sol som är kallare än resten av dess yta – koncentrerade till de områden där den åt upp partiklar från en omgivande protoplanetarisk skiva av gas och damm.

Så småningom, protoplanetära skivor bleknar bort, lämna efter stjärnor, planeter, och andra kosmiska objekt som utgör ett stjärnsystem, säger Espaillat. Det finns fortfarande bevis på den protoplanetariska skivan som drev vårt solsystem, hon säger, finns i existensen av vårt asteroidbälte och alla planeter. Espaillat säger att studier av unga stjärnor som delar liknande egenskaper med vår sol är nyckeln till att förstå födelsen av vår egen planet.