天文学家有许多工具来研究宇宙：望远镜、卫星、星际飞船等等。不起眼的人眼也是这个工具包的关键组成部分，因为它通常可以发现算法遗漏的模式或异常。最近，虚拟现实 (VR) 以及互联网众包力量带来的成千上万双眼睛，也增强了我们视觉的审视能力。
美国宇航局戈达德太空飞行中心的研究人员最近宣布发现了10颗被尘埃碎片盘包围的恒星——行星形成早期阶段遗留下来的气体、尘埃和岩石的旋转团块。这项由虚拟现实和公民科学家的帮助促成的成果，最近发表在《天体物理学杂志》上。这些发现可能有助于天文学家拼凑出行星系统如何形成的时间线。
碎片盘涵盖了行星形成的各个阶段，包括年轻时期，那时世界仍然嵌入在混乱的诞生过程留下的碎屑中。虽然天文学家已经设法直接观测到了一些，但大多数年轻行星都超出了目前望远镜的观测范围。形成一个行星系统需要数百万年，因此观测者看到的每个碎片盘都只是该系统生命中一个时刻的短暂快照。为了揭开整个故事，天文学家搜索了许多处于不同演化阶段的、被圆盘环绕的行星系统，收集多个快照以拼凑成时间线。
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为了寻找碎片盘，观测者通常首先寻找在红外线下显得特别明亮的恒星；这种异常的亮度通常来自恒星周围圆盘中过量的、被星光加热的尘埃。美国宇航局的红外望远镜WISE（广域红外巡天探测器）对整个天空进行了巡视，在某些方面创建了迄今为止最全面的恒星红外测量目录。面对数以万计的待分析数据点，以及可能隐藏在 WISE 目录中的许多碎片盘，科学家该怎么办呢？
“这是一个很好的例子，说明现代天文学在很大程度上是如何在海量数据集中搜索‘大海捞针’的，”韦斯利大学的天文学家梅雷迪思·休斯说，她没有参与这项研究。“即使使用机器学习算法，仍然很难训练计算机来完成识别嘈杂模式和注意到与预期的细微偏差的复杂工作，而这正是公民科学的集体脑力发挥作用的地方。”
一个名为“磁盘侦探”的项目培训公民科学家——想要在业余时间帮助研究的普通人——查看 WISE 图像，并将它们与来自其他天文调查的图像进行比较，例如SkyMapper 南天巡天、Pan-STARRS 巡天和两微米全天巡天 (2MASS)，目的是确认每颗候选恒星周围都存在圆盘。自 2014 年项目启动以来，公民科学家已经发现了超过 40,000 个圆盘——那是 40,000 个关于行星如何形成的历史快照。
然而，为了将这些快照放入时间线中，天文学家需要弄清楚每个快照属于哪里。换句话说，科学家需要知道每颗恒星及其碎片盘的年龄。“当我们知道恒星和行星的年龄时，我们可以将它们按顺序排列——如果你愿意，可以从婴儿到青少年再到成年，”美国宇航局天体物理学家、这项新研究的合著者马克·库奇纳说。“这使我们能够了解它们是如何形成和演化的。”
在天文学中，精确地确定恒星的年龄是一个出了名的棘手问题。一种解决方案是将恒星与其兄弟姐妹配对，形成一个称为移动星群的星协。恒星通常从一片巨大的气体云中成簇形成，但随着年龄的增长，许多曾经紧密的恒星家族会逐渐分离，它们的单个成员分散在银河系中。通过仔细测量恒星的位置和速度，研究人员可以确定哪些恒星显示出明显的运动，追溯这些运动可以揭示它们是在同一时间和地点集体诞生的。一旦天文学家知道星群中的恒星是相关的，就可以根据已知的恒星生长和演化知识来直接计算它们的年龄。
寻找新的移动星群成员并不容易。为了做到这一点，天文学家传统上依赖于分析现有的移动星群恒星列表，通过复杂的数学模型标记潜在的新成员。新项目背后的团队想要尝试一些不同的、更直观的方法：它使用了一个VR 程序来在恒星周围缩放，并获得更清晰、三维的视角来观察事物如何运动。
“当我说我想可视化四百万颗恒星的位置和速度时，我以为我会吓跑 [美国宇航局的 VR 科学家]，”库奇纳说。“但他们连眼皮都没眨一下！”为了创建这个虚拟的恒星宝库，该团队使用了来自盖亚的数据，盖亚是欧洲航天局的卫星，它提供了我们星系中恒星位置和速度的最佳可用测量数据。由此产生的 VR 模拟也充当了一种时间机器——了解恒星移动的速度和方向，库奇纳和同事们就可以及时地向前和向后追溯它的运动。
在担任美国宇航局的访问研究员期间，主要研究作者东尾须佐戴上 VR 头显，在模拟的数百万颗恒星中飞行。她检查了带有圆盘的恒星与已知移动星群的关系，并推断恒星在时间和空间上的运动，以测试它们潜在的关联。“当四百万颗恒星出现在 VR 中时，真是太令人兴奋了，但当它们都开始在我周围旋转时，我感到有点头晕，”她回忆道。“这是一种非常有趣和互动的方式来进行科学研究。”
东尾须佐将来自“磁盘侦探”的 10 个碎片盘追溯到它们的移动星群家族。然后，该团队找到了这些圆盘的估计年龄，范围从 1800 万年到 1.33 亿年不等。与我们大约 45 亿年前的太阳系相比，它们都非常年轻。研究人员还发现了一个全新的移动星群，以其最亮的恒星命名为 Smethells 165。“每当我们发现一个新的移动星群时，我们就得到了一批年龄更精确的恒星，”库奇纳解释道。
天文学家还发现了一个奇怪的、极端的碎片盘，围绕着一颗昵称为 J0925 的恒星，它不太符合他们预期的行星形成时间线。它的红外亮度远高于预期——这意味着它有更多的尘埃——对于一颗与其年龄相符的恒星来说。随着碎片盘年龄的增长，它们的一些尘埃会螺旋式地进入恒星，或者被恒星风吹走。然而，J0925 似乎刚刚获得了新鲜的热尘埃，可能是最近两个原行星碰撞造成的。休斯强调，这颗恒星是这项研究中发现的最有趣的天体。“极端碎片盘仍然有点神秘，但它们可能类似于我们太阳系在形成地球卫星的巨大撞击期间的样子。”
“磁盘侦探”的公民科学工作仍在进行中，现在已升级为使用盖亚最新的数据批次。该团队希望通过他们独特的 VR 方法，识别出更多的移动星群成员和新的圆盘。这项研究的众多公民科学家合著者之一丽莎·斯蒂勒为有希望成为志愿者的公众提供了鼓励。“不要犹豫，参与公民科学项目，”她说。“无论您选择哪种形式或选择投入多少时间，您的帮助都是需要的。”
任何有互联网连接的人仍然可以加入“磁盘侦探”项目，无需任何经验。“超过 30,000 名公民科学家做出了贡献，”库奇纳说。“‘磁盘侦探’仍在努力处理数十万张 WISE 图像——我们仍然需要您的帮助。”