CO gaps in cold transition disks around low-mass stars
Auteurs : A. A. Rota (Leiden Observatory, the Netherlands), N. van der Marel (Leiden Observatory, the Netherlands), E. F. van Dishoeck (Leiden Observatory, the Netherlands), T. Muto (Kogakuin University, Japan)
Résumé scientifique
Transition disks with large inner dust cavities are promising targets to study planet formation, as these disks are likely hosting massive planetary companions. The structure of gas and dust inside the cavity are crucial for understanding the potential of planet formation in the regions. We investigate the structure of gas and dust in a sample of three cold, inclined transition disks around K and M stars without evidence for an inner dusty disk. We present new high-resolution ALMA Band 6 data of both 230 GHz continuum at 0.02" (~3 au) resolution and the 12CO 2-1, 13CO 2-1, C18O 2-1 isotopologues at 0.12" (~20 au) resolution. We analyze the radial profiles, compute the brightness temperatures, and derive estimates of the gas and dust content of the inner disk at 1 au. All three disks show dust cavities of 30-40 au in radius. The CO emission extends inside the cavity with progressively smaller CO cavity radii for the more abundant isotopologues. The 13CO brightness temperature profile is similar to that of other transition disks and full disks. No inner dust disk is detected in the ALMA continuum, consistent with the lack of near-infrared excess. Considering the accretion rates, the gas-to-dust ratio in the inner disk at 1 au is estimated to be as high as 10^5. No significant differences in the brightness temperature or in the gas-to-dust ratio are found between our disks and other transition disks around more luminous stars, contrary to expectations. This highlights the importance of individual-target studies through thermochemical modeling or multi-transition analyses to constrain the dust and gas structures in the cavity. The observed disk structures could be explained by super-Jovian companion on eccentric orbits, but further modeling is needed to confirm this conclusion.
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Digging into the Interior of Hot Cores with ALMA (DIHCA). VII. Disk candidates around high-mass stars and evidence of anisotropic infallFernando A. Olguin, Patricio Sanhueza, Yoko Oya et al. · 2026 · Solar and Stellar Astrophysics · cité 3 fois · Résumé IA disponible
DIHCA analyse les gradients de vitesse du gaz dans des condensations autour d’étoiles massives, plutôt que le CO des cavités de disques de transition autour d’étoiles peu massives.
Résumé scientifique
We study the kinematics of condensations in 30 fields forming high-mass stars with ALMA at a high-resolution of ~0.08'' on average (~230 au). The presence of disks is important for feeding high-mass stars without feedback halting growth as their masses increase. In the search for velocity gradients resembling rotation that can reveal the presence of disks, we analyze the emission of gas tracers in 49 objects using CH$_3$OH, CH$_3$CN, and tentative detections of HNCO and cis-HCOOH. Most of the velocity distributions show velocity gradients indicative of rotation. We reveal a total of 32 disk candidates, the largest sample to date that has been uniformly analyzed at a few hundred au scales in …
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Measuring the gas mass of the protoplanetary disk around HD 179218 with CO isotopologuesNina Weichmann, Ke Zhang, Leon Trapman et al. · 2026 · Earth and Planetary Astrophysics · Résumé IA disponible
Cette étude modélise des isotopologues de CO pour mesurer la masse de gaz d’un disque protoplanétaire, tandis que l’article estime le gaz dans les cavités de disques de transition.
En bref
Les isotopologues du CO indiquent que le disque de HD 179218 contient environ 8 × 10⁻³ M☉ de gaz, sans biais de masse dû au gel du CO.
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Observing planetary gaps in the gas of debris disksC. Bergez-Casalou, Q. Kral · 2024 · Earth and Planetary Astrophysics · cité 4 fois · Résumé IA disponible
Cet article simule les effets de planètes sur les lacunes gazeuses de disques de débris, plutôt que d’observer le gaz dans les cavités de disques de transition.
En bref
Les simulations montrent que des planètes géantes peuvent produire des lacunes ou des perturbations cinématiques détectables par ALMA dans le gaz des disques de débris.
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New millimeter CO observations of the gas-rich debris disks 49 Cet and HD 32297Attila Moór, Quentin Kral, Péter Ábrahám et al. · 2019 · Earth and Planetary Astrophysics · cité 30 fois · Résumé IA disponible
Cette étude mesure le CO de disques de débris autour d’étoiles de type A, tandis que l’article examine les isotopologues de CO dans des disques de transition autour d’étoiles K et M.
Résumé scientifique
Previous observations revealed the existence of CO gas at nearly protoplanetary level in several dust-rich debris disks around young A-type stars. Here we used the ALMA 7m-array to measure $^{13}$CO and C$^{18}$O emission toward two debris disks, 49 Cet and HD 32297, and detected similarly high CO content ($>$0.01M$_\oplus$). These high CO masses imply a highly efficient shielding of CO molecules against stellar and interstellar ultraviolet photons. Adapting a recent secondary gas disk model that considers both shielding by carbon atoms and self-shielding of CO, we can explain the observed CO level in both systems. Based on the derived gas densities we suggest that, in the HD 32297 disk, dus…
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Searching for Circumplanetary Dust in the Cavity of the AB Aurigae Disk with ALMALillian Jiang, Brendan P. Bowler, Ya-lin Wu et al. · 2026 · Earth and Planetary Astrophysics · Résumé IA disponible
Cette étude recherche la poussière associée à des protoplanètes dans la cavité d’un disque de transition, tandis que l’article mesure le contenu en poussière et en gaz de telles cavités.
Résumé scientifique
The young intermediate-mass star AB Aurigae is surrounded by a transition disk whose cavity contains several proposed protoplanets, including the debated source "AB Aur b" at a projected separation of $\approx 0.6$ arcsec ($\approx 93$ au). To search for circumplanetary material associated with these candidates, we have obtained the most sensitive ($\sim 20$ $μ$Jy/beam rms) and highest angular resolution ($\sim 30$ mas) ALMA Band 7 (0.88 mm) observations of AB Aur to date. We recover the asymmetric dust ring in the continuum emission peaking at $\sim 0.9$ arcsec ($\sim 140$ au) and compact emission at the stellar position, but detect no point source at the location of AB Aur b or any of the …
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The hybrid disks: a search and study to better understand evolution of disksJ. Pericaud, E. Di Folco, A. Dutrey et al. · 2016 · A&A 600, A62 (2017) · cité 33 fois · Résumé IA disponible
Cette étude recense les disques hybrides à faible teneur en gaz, contrairement à l’article qui caractérise les cavités gazeuses de disques de transition.
Résumé scientifique
The increased sensitivity of millimeter-wave facilities now makes possible the detection of low amounts of gas in debris disks. Some of the gas-rich debris disks harbor peculiar properties, with possible pristine gas and secondary generated dust. The origin of the gas in these hybrid disks is strongly debated and the current sample is too sparse to understand this phenomenon. More detections are necessary to increase the statistics on this population. Lying at the final stages of evolution of proto-planetary disks and at the beginning of the debris disk phase, these objects could provide new insight into the processes involved in the making of planetary systems. We carried out a deep survey …
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H2 and CO emission from disks around TTauri and HerbigAe pre-main-sequence stars and from debris disks around young stars: warm and cold circumstellar gasW. F. Thi, E. F. van Dishoeck, G. A. Blake et al. · 2001 · astro-ph · cité 182 fois · Pas encore résumé
Cette étude observe H₂ et CO dans des disques de pré-séquence principale et de débris, tandis que l’article cible les isotopologues de CO dans des disques de transition.
Résumé scientifique
We present ISO-SWS observations of H2 pure-rotational line emission from the disks around low and intermediate mass pre-main-sequence stars as well as from young stars thought to be surrounded by debris disks. We detect `warm' (T ~ 100-200 K) H2 gas around many sources, including tentatively the debris-disk objects. The mass of this warm gas ranges from ~1E-4 Solar mass up to 8E-3 Solar mass, and can constitute a non-negligible fraction of the total disk mass. Complementary single-dish 12CO 3-2, 13CO 3-2 and 12CO 6-5 observations have been obtained as well. These transitions probe cooler gas at T ~ 20-80 K. Most objects show a double-peaked CO emission profile characteristic of a disk in Kep…
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Thermochemical constraints on a primordial-origin of gas-rich debris disksH. Mitani, W. Ooyama, R. Nakatani et al. · 2026 · arXiv (Cornell University) preprint · Résumé IA disponible
Cette étude teste une origine primordiale du gaz des disques de débris, tandis que l’article caractérise le gaz des cavités de disques de transition.
En bref
Des disques primordiaux pauvres en poussière restent chimiquement compatibles avec les disques de débris riches en CO sous faible ionisation, mais prédisent une émission de carbone neutre trop étendue.
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Mis à jour le 9 novembre 2026.