历史

有证据显示伊曼纽·斯威登堡在1734年首次提出星云假说的一部分 伊曼努尔·康德，熟知斯威登堡的工作，在1755年进一步的制定理论，发表《自然史和天空理论》，他认为气体云星云缓慢的旋转、由于重力逐渐崩溃和合并，最终形成恒星和行星 。

一个类似的模式由皮埃尔-西蒙·拉普拉斯独自发展出来，在1796年提出 他的 Exposition du systeme du monde 。他设想，太阳原来是扩展在整个太阳系的炙热气体。他的理论特色是收缩和冷却的原太阳云 －原太阳星云。因为冷却和收缩，它旋转得更快和变得扁平，投掷出一系列的气态圆环和物质；并且依他说，行星都从这些材料中形成。他的模型，除了更详细和规模更小，其它都与康德类似 。拉普拉斯的星云模型在19世纪占了主导地位，但它也遇到一些困难。主要的问题是太阳和行星之间的角动量分配。行星占有99%的角动量，而此一事实不能用星云模型来解释 。因此，这个理论的行星形成部分在20世纪初有很大程度被放弃。

主要的批判在19世纪由詹姆斯·克拉克·麦克斯韦提出，他主张环的内层和外层有不同的旋转速度，使得物质不能凝聚 。天文学家大卫·布鲁斯特爵士也驳斥说：谁说那些相信星云理论的人说我们的地球是从太阳的大气层抛掷出来，之后收缩形成水陆的球体，月球也由同一历程被投掷出来。他认为根据这种观点，“月球一定也从地球的水和空气获得了一些水和空气，必须有一些大气 。”布鲁斯特宣称，艾萨克·牛顿爵士的宗教信仰先前认为星云思想是趋于无神论的，如他所说“新的系统从旧的系统发展出来，但不能从中分享神圣的权力，这看起来似乎很荒谬 。”

拉普拉斯模型的失败激发科学家寻找它的替代品的。在20世纪期间提出了许多新的理论，包括汤玛斯·张伯伦和弗雷斯·雷·莫尔顿的微行星理论（1901年）、金斯的潮汐模型（1917年）、奥托·施密特的吸积模型（1944年）、威廉·麦克雷的原行星理论（1960年）和迈克尔·沃尔夫最后提出的捕获说 。在1978年，安德鲁·普伦蒂斯复活了最初的拉普拉斯关于行星形成和发展的想法，发展成现代拉普拉斯理论 。但这些企图都没有完全的成功，许多提出的理论都只是描述性。

现在被广泛接受的行星形成理论是太阳星云盘模型（solar nebular disk model，SNDM），其发展可以追溯到苏联天文学家维克托·萨夫罗诺夫 。他的书《原行星云的演变与地球和行星的形成》 ，在1972年被翻译成英文，对科学家们在行星形成路上的发展有长期持久的影响 。几乎所有存在于行星形成过程的主要问题，在这本书中都有制定和解决。萨夫罗诺夫的想法在发现失控吸积的乔治·威瑟的作品中得到进一步的开发 。虽然最初只是适用于太阳系的太阳星云盘模型，随后被理论家认为可以适用在整个宇宙。直到目前为止（2016年9月1日），我们在银河系已经发现（3,443颗）系外行星，也都应用这个理论 。

太阳星云模型：成就和问题

成就

恒星形成过程中，年轻星体周围出现吸积盘是很自然的结果 。大约100万的年岁时，恒星可能100%都有这种盘面 。这一结论受到原恒星和金牛T星周围发现气体和尘埃盘的支持 ，对这些盘面的观测显示尘埃颗粒在短时间（千年）的尺度上，产生和增长1cm大小的颗粒 。

现在已经了解吸积过程中，如何1公里的微行星长成1,000公里的机构 。这一进程中，盘面内任何一处的微行星数量密度必须足够到在一种失控的方式下进行发展。稍后的增长速度减缓，并继续进行寡头式吸积。最终的结果是，取决于与恒星的距离，形成不同大小的行星胚胎 。多种模拟的结果证明在原行星盘内侧的胚胎会合并，导致形成几颗地球大小的天体。因此类地行星的出生地被认为是现在极待解决的问题 。

目前的结果

吸积盘在物理学上遇到一些问题 ，其中最重要的就是物质如何经由原恒星的吸积，失去其角动量。汉尼斯·阿尔文提出一个可能的解释是，角动量在金牛T星的阶段经由恒星风流出。这些动量经由盘内的黏滞应力携带至盘面外 。黏度通常是宏观的湍流，但产生这种动荡的确切机制尚不清楚。另一种角动量流失的可能过程是磁阻尼，通过恒星磁场的自旋而传输入盘面的周围 。负责流失主要过程的是盘面中的气体黏滞扩散和光子的蒸发 。

微行星的形成是星云盘模型未能解决的最大问题。如何由1cm大小的颗粒凝聚成1Km的微行星仍然是个谜。这个机制似乎是为什么一些恒星有行星，而有些恒星却一无所有，尘埃带是这个问题的关键 。

巨行星形成的时间尺度也是一个重要问题。旧的理论并不能解释其核心如何能从快速消失的原行星盘形成和积累足够大量的气体 。盘面的平均生命期通常小于1,000万年（10 ）年，显然小于核心形成所必需的时间 。对解决个问题已经有了很大的进展，目前的巨型形成模型可以在400万年或更短的时间内形成木星（或质量更大）这样的行星，很好的短于气体盘面的平均寿命 。

巨行星形成的另一个潜在问题是轨道迁移。一些计算表明，与盘面的交互作用可以导致快速的向内移动，如果不停止，结果是这颗行星只能达到中间的区域，成为质量是次木星的天体 。更为最近的计算显是在迁移过程中的盘面演化可以减缓这个问题 。

恒星和原行星盘的形成

原恒星

  可见光（左）和红外线（右）看见的三裂星云影像 －位于5,400光年外，在人马座的一个巨大恒星形成区的尘埃云。

恒星被认为是在巨云内部的冷分子氢－大约有30万太阳质量（M ☉）和直径20秒差距大的巨分子云－ 形成 。数百万年来，巨分子云会倾向坍缩和碎裂 。这些碎片随后形成小而密的核心，然后坍缩成为恒星 。核心的质量范围从太阳的一部分到数倍都有可能，并被称为原恒星云 。它们的直径从0.01-0.1秒差距（2,000－20,000AU），和粒子密度大约是 10,000－100,000 cm 。

太阳质量的原恒星云的初始坍塌需要大约10万年 。每个星云开始时都有一定量的角动量。气体位于星云的中间与相对较低的角动量，经历了快速压缩并形成含有原始星云一小部分质量和大量原始星云热流体静力的（未收缩）核心 ，这个核心形成将来成为恒星的种子 。随着坍缩的进行，角动量守恒意味着扁平的发展与越来越快的转速 ，这很大程度的阻止了气体直接吸积到中央的核心。相反的，气体被迫在赤道平面的附近向外展开，形成盘状，并反过来吸积至核心 。核心的质量逐渐增长，直到它成为年轻、炙热的原恒星 。在这个阶段，原恒星和它的盘面被外面的外壳重重的遮蔽住，并不能直接观察到 。事实上，残余的外壳是不透明的，即使毫米波辐射也被阻绝在它的内部而难以逃逸出来 。这种天体在观测上是非常明亮的冷凝体，它主要的辐射是毫米波和次毫米波（太赫兹波） ，它们以光谱分类被归类为0原恒星 。坍缩往往伴随着双极性流－喷流－ 沿着推测的盘自转轴面发散。这些喷流经常出现在恒星形成区（参见HH天体） 。0原恒星的光度非常高 －太阳质量的辐射可能高达太阳的100倍 。能量的来源是引力坍缩，而其核心还未热到能够开始核聚变反应 。

  来自隐藏的新生恒星HH46/47的分子流红外线影像。

随着物质不断的流入盘中，外壳最终变得稀薄和透明，初期恒星体变得可见，最初在在远红外线，后来在可见光也可见 。在这时间，原恒星开始融合氘，如果原恒星有足够的质量（大约80木星质量），就会继续融合氢。换言之，如果原恒星的质量太低，它就只能成为棕矮星 。这颗新恒星的诞生大约发生在坍塌之后100,000年 ，在这个阶段的天体是第一级原恒星 ，也称为金牛T星，或初期恒星体 。这时，形成中的恒星已经增生了大部分的质量：盘面和外壳的总质量不会超过中心的初期恒星体（YSO）质量的10-20% 。

在下一个阶段，外壳会完全消失，全部被盘面吸收，原恒星成为传统的金牛T星 。这大约发生在之后的100万年 。环绕着传统金牛T星盘面的质量大约是恒星质量的1-3%，每年增生的速度大约是10 至10 M ☉ ，通常也会存在成对的双极喷流 。吸积可以解释传统金牛T星所有的独特属性：强流量的发射谱线（高达恒星本质亮度的100%）、磁活动、光度的变化和喷流 。发射线实际上是增生的气体打击在恒星“表面”形成的，它围绕着磁极出现 。喷流是吸积的副产品：他们带走了角动量。传统的金牛T星阶段至少大约1,000万年 。盘面最终因为吸积至中心的恒星、行星形成、喷流的抛射和紫外线的光致蒸发而消失 。其结果是，年轻恒星成为弱线金牛T星，非常缓慢的，超过数亿年，演变成普通的，类似太阳的恒星 。

原行星盘

  使用改进的成像处理，在哈伯太空望远镜的档案照片中检测到年轻恒星 HD 141943 和 HD 191089 的岩屑盘（2014年4月24日） 。

在某些情况下的盘面，在此可以称为原行星盘，可能形成行星系 。在年轻的星团周遭，观察到有很高部分的恒星周围有原行星盘环绕着 。它们从恒星开始形成时就存在，但在最初阶段由于周围的外壳不透明而观测不到 。分类为0原恒星的盘面质量暨大且热，它是喂养中心恒星的吸积盘 ，在距离中心5AU以内，温度可以很容易的超过400K，在1AU以内更会超过11,000K 。盘内的热主要来自湍流黏度的耗散和从星云侵入的气体 。在内盘的高温造成多数的挥发性物质 －水、有机物和一些岩石蒸发，留下的多数是像铁元素这样的耐火材料。冰只能存在盘面的外侧部分 。

  在猎户星云中形成的原行星盘。

吸积盘在物理学上的主要问题是湍流的产生和负责高有效黏度的机制 。紊乱的黏滞性被认为是负责运输质量治装央恒星和动量至盘面外围。这对吸积至关重要，因为气体只有失去了大部分的角动量，才能被中央的原恒星吸积，而这必须依靠少量向外漂流的物质来完成 。这一过程的结果是原恒星和吸积盘的半径都不断地增加，如果星云的初始角动量够大，吸积盘的半径可以达到1,000AU 。在许多恒星形成区，像是猎户星云，经常观测到巨大的吸积盘 。

  "> 播放媒体   艺术家想像下的年轻恒星HD 142527周围的盘面和气体流 。

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