Protoplanetary disks with large inner dust cavities are thought to host massive planetary or substellar companions. These disks show asymmetries and rings in the millimeter continuum, caused by dust trapping in pressure bumps, and potentially vortices or horseshoes. The origin of the asymmetries and their diversity remains unclear. We present a comprehensive study of 16 disks for which the gas surface density profile has been constrained by CO isotopologue data. We compare the azimuthal extents of the dust continuum profiles with the local gas surface density in each disk, and find that the asymmetries correspond to higher Stokes numbers or low gas surface density. We discuss which asymmetric structures can be explained by a horseshoe, a vortex or spiral density waves. Second, we reassess the gas gap radii from the $^{13}$CO maps, which are about a factor 2 smaller than the dust ring radii, suggesting that companions in these disks are in the brown dwarf mass regime ($\sim 15-50 M_{\rm Jup}$) or in the Super-Jovian mass regime ($\sim 3-15 M_{\rm Jup}$) on eccentric orbits. This is consistent with the estimates from contrast curves on companion mass limits. These curves rule out (sub)stellar companions ($q>$0.05) for the majority of the sample at the gap location, but it remains possible at even smaller radii. Third, we find that spiral arms in scattered light images are primarily detected around high luminosity stars with disks with wide gaps, which can be understood by the dependence of the spiral arm pitch angle on disk temperature and companion mass.

中文翻译：

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关于间隙原行星盘中不对称性的多样性

具有大型内部尘埃腔的原行星盘被认为拥有大量的行星或亚恒星伴星。这些圆盘在毫米连续谱中显示出不对称和环，这是由在压力颠簸中捕获的灰尘以及潜在的漩涡或马蹄铁引起的。不对称的起源及其多样性尚不清楚。我们对 16 个圆盘进行了全面研究，这些圆盘的气体表面密度分布受到 CO 同位素体数据的限制。我们将尘埃连续谱的方位角范围与每个圆盘中的局部气体表面密度进行比较，发现不对称性对应于较高的斯托克斯数或较低的气体表面密度。我们讨论了哪些不对称结构可以用马蹄形、涡旋或螺旋密度波来解释。其次，我们从 $^{13}$CO 图中重新评估气隙半径，大约比尘埃环半径小 2 倍，表明这些盘中的伴星处于棕矮星质量体系（$\sim 15-50 M_{\rm Jup}$）或超木星质量体系（ $\sim 3-15 M_{\rm Jup}$) 在偏心轨道上。这与对伴随质量限制的对比曲线的估计一致。对于间隙位置的大部分样本，这些曲线排除了（亚）恒星伴星（$q>$0.05），但在更小的半径下仍有可能。第三，我们发现散射光图像中的旋臂主要在具有宽间隙圆盘的高亮度恒星周围检测到，这可以通过旋臂俯仰角对圆盘温度和伴星质量的依赖性来理解。表明这些圆盘中的伴星处于棕矮星质量体系（$\sim 15-50 M_{\rm Jup}$）或超木星质量体系（$\sim 3-15 M_{\rm Jup}$） ) 在偏心轨道上。这与对伴随质量限制的对比曲线的估计一致。对于间隙位置的大部分样本，这些曲线排除了（亚）恒星伴星（$q>$0.05），但在更小的半径下仍有可能。第三，我们发现散射光图像中的旋臂主要在具有宽间隙圆盘的高亮度恒星周围检测到，这可以通过旋臂俯仰角对圆盘温度和伴星质量的依赖性来理解。表明这些圆盘中的伴星处于棕矮星质量体系（$\sim 15-50 M_{\rm Jup}$）或超木星质量体系（$\sim 3-15 M_{\rm Jup}$） ) 在偏心轨道上。这与对伴随质量限制的对比曲线的估计一致。对于间隙位置的大部分样本，这些曲线排除了（亚）恒星伴星（$q>$0.05），但在更小的半径下仍有可能。第三，我们发现散射光图像中的旋臂主要在具有宽间隙圆盘的高亮度恒星周围检测到，这可以通过旋臂俯仰角对圆盘温度和伴星质量的依赖性来理解。这与对伴随质量限制的对比曲线的估计一致。对于间隙位置的大部分样本，这些曲线排除了（亚）恒星伴星（$q>$0.05），但在更小的半径下仍有可能。第三，我们发现散射光图像中的旋臂主要在具有宽间隙圆盘的高亮度恒星周围检测到，这可以通过旋臂俯仰角对圆盘温度和伴星质量的依赖性来理解。这与对伴随质量限制的对比曲线的估计一致。对于间隙位置的大部分样本，这些曲线排除了（亚）恒星伴星（$q>$0.05），但在更小的半径下仍有可能。第三，我们发现散射光图像中的旋臂主要在具有宽间隙圆盘的高亮度恒星周围检测到，这可以通过旋臂俯仰角对圆盘温度和伴星质量的依赖性来理解。