Physical and Chemical Characterization of GY 91’s Multi-ringed Protostellar Disk with ALMA

Abstract GY 91, commonly categorized as a Class I young stellar object, is notable for disk dust substructures that have been hypothesized to trace early planet formation. Using the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array 12 m and Atacama Compact Array, we present new Band 7 dust continuum and molecular line observations of GY 91 at an angular resolution of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mo>∼</mml:mo> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mover accent="true"> <mml:mrow> <mml:mi>.</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>″</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mover> <mml:mn>3</mml:mn> </mml:math> (40 au). We report detections of CS J = 6–5, N 2 H + J = 3–2, C 18 O J = 3–2, H 2 CS <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>J</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>K</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>a</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>K</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>c</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mn>8</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>1</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mn>7</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mn>7</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>1</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mn>6</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:math> , H 2 CO <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>J</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>K</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>a</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>K</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>c</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mn>4</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mn>4</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mn>3</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mn>3</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:math> , and H 2 CO <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>J</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>K</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>a</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>K</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>c</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mn>4</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>2</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mn>3</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mn>3</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>2</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:math> , as well as a tentative detection of 13 C 18 O J = 3–2. We observe azimuthal asymmetry in CS and H 2 CS emission, as well as radially structured H 2 CO 4 0,4 –3 0,3 emission outside the dust continuum. C 18 O and H 2 CO 4 0,4 –3 0,3 show significant cloud contamination, while CS and N 2 H + are good tracers of Keplerian rotation originating from the disk. Envelope emission does not appear to contribute significantly either to the continuum or molecular line observations. GY 91’s chemical properties appear in large part to resemble those of Clas