We present high-resolution, H-band, imaging observations, collected with Subaru/HiCIAO, of the scattered light from the transitional disk around SAO 206462 (HD 135344B). Although previous sub-mm imagery suggested the existence of the dust-depleted cavity at r~46AU, our observations reveal the presence of scattered light components as close as 0.2" (~28AU) from the star. Moreover, we have discovered two small-scale spiral structures lying within 0.5" (~70AU). We present models for the spiral structures using the spiral density wave theory, and derive a disk aspect ratio of h~0.1, which is consistent with previous sub-mm observations. This model can potentially give estimates of the temperature and rotation profiles of the disk based on dynamical processes, independently from sub-mm observations. It also predicts the evolution of the spiral structures, which can be observable on timescales of 10-20 years, providing conclusive tests of the model. While we cannot uniquely identify the origin of these spirals, planets embedded in the disk may be capable of exciting the observed morphology. Assuming that this is the case, we can make predictions on the locations and, possibly, the masses of the unseen planets. Such planets may be detected by future multi-wavelengths observations.

Several exoplanets have recently been imaged at wide separations of >10 AU from their parent stars. These span a limited range of ages (<50 Myr) and atmospheric properties, with temperatures of 800--1800 K and very red colors (J - H > 0.5 mag), implying thick cloud covers. Furthermore, substantial model uncertainties exist at these young ages due to the unknown initial conditions at formation, which can lead to an order of magnitude of uncertainty in the modeled planet mass. Here, we report the direct imaging discovery of a Jovian exoplanet around the Sun-like star GJ 504, detected as part of the SEEDS survey. The system is older than all other known directly-imaged planets; as a result, its estimated mass remains in the planetary regime independent of uncertainties related to choices of initial conditions in the exoplanet modeling. Using the most common exoplanet cooling model, and given the system age of 160 [+350, -60] Myr, GJ 504 b has an estimated mass of 4 [+4.5, -1.0] Jupiter masses, among the lowest of directly imaged planets. Its projected separation of 43.5 AU exceeds the typical outer boundary of ~30 AU predicted for the core accretion mechanism. GJ 504 b is also significantly cooler (510 [+30, -20] K) and has a bluer color (J-H = -0.23 mag) than previously imaged exoplanets, suggesting a largely cloud-free atmosphere accessible to spectroscopic characterization. Thus, it has the potential of providing novel insights into the origins of giant planets, as well as their atmospheric properties.

We present the first near-IR scattered light detection of the transitional disk associated with the Herbig Ae star MWC 758 using data obtained as part of the Strategic Exploration of Exoplanets and Disks with Subaru, and 1.1 micron HST/NICMOS data. While sub-millimeter studies suggested there is a dust-depleted cavity with r=0.35, we find scattered light as close as 0.1 (20-28 AU) from the star, with no visible cavity at H, K', or Ks. We find two small-scaled spiral structures which asymmetrically shadow the outer disk. We model one of the spirals using spiral density wave theory, and derive a disk aspect ratio of h ~ 0.18, indicating a dynamically warm disk. If the spiral pattern is excited by a perturber, we estimate its mass to be 5+3,-4 Mj, in the range where planet filtration models predict accretion continuing onto the star. Using a combination of non-redundant aperture masking data at L' and angular differential imaging with Locally Optimized Combination of Images at K' and Ks, we exclude stellar or massive brown dwarf companions within 300 mas of the Herbig Ae star, and all but planetary mass companions exterior to 0.5. We reach 5-sigma contrasts limiting companions to planetary masses, 3-4 MJ at 1.0 and 2 MJ at 1.55 using the COND models. Collectively, these data strengthen the case for MWC 758 already being a young planetary system.

We report high-resolution 1.6 $\micron$ polarized intensity ($PI$) images of the circumstellar disk around the Herbig Ae star AB Aur at a radial distance of 22 AU ($0."15$) up to 554 AU (3.$"$85), which have been obtained by the high-contrast instrument HiCIAO with the dual-beam polarimetry. We revealed complicated and asymmetrical structures in the inner part ($\lesssim$140 AU) of the disk, while confirming the previously reported outer ($r$ $\gtrsim$200 AU) spiral structure. We have imaged a double ring structure at $\sim$40 and $\sim$100 AU and a ring-like gap between the two. We found a significant discrepancy of inclination angles between two rings, which may indicate that the disk of AB Aur is warped. Furthermore, we found seven dips (the typical size is $\sim$45 AU or less) within two rings as well as three prominent $PI$ peaks at $\sim$40 AU. The observed structures, including a bumpy double ring, a ring-like gap, and a warped disk in the innermost regions, provide essential information for understanding the formation mechanism of recently detected wide-orbit ($r$ $>$20 AU) planets.

Abstract We present and analyze observations of polarized dust emission at 850 μ m toward the central 1 × 1 pc hub-filament structure of Monoceros R2 (Mon R2). The data are obtained with SCUBA-2/POL-2 on the James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) as part of the B-fields in Star-forming Region Observations survey. The orientations of the magnetic field follow the spiral structure of Mon R2, which are well described by an axisymmetric magnetic field model. We estimate the turbulent component of the magnetic field using the angle difference between our observations and the best-fit model of the underlying large-scale mean magnetic field. This estimate is used to calculate the magnetic field strength using the Davis–Chandrasekhar–Fermi method, for which we also obtain the distribution of volume density and velocity dispersion using a column density map derived from Herschel data and the C 18 O ( J = 3 − 2) data taken with HARP on the JCMT, respectively. We make maps of magnetic field strengths and mass-to-flux ratios, finding that magnetic field strengths vary from 0.02 to 3.64 mG with a mean value of 1.0 ± 0.06 mG, and the mean critical mass-to-flux ratio is 0.47 ± 0.02. Additionally, the mean Alfvén Mach number is 0.35 ± 0.01. This suggests that, in Mon R2, the magnetic fields provide resistance against large-scale gravitational collapse, and the magnetic pressure exceeds the turbulent pressure. We also investigate the properties of each filament in Mon R2. Most of the filaments are aligned along the magnetic field direction and are magnetically subcritical.

Abstract We present BISTRO Survey 850 μ m dust emission polarization observations of the L1495A-B10 region of the Taurus molecular cloud, taken at the James Clerk Maxwell Telescope (JCMT). We observe a roughly triangular network of dense filaments. We detect nine of the dense starless cores embedded within these filaments in polarization, finding that the plane-of-sky orientation of the core-scale magnetic field lies roughly perpendicular to the filaments in almost all cases. We also find that the large-scale magnetic field orientation measured by Planck is not correlated with any of the core or filament structures, except in the case of the lowest-density core. We propose a scenario for early prestellar evolution that is both an extension to, and consistent with, previous models, introducing an additional evolutionary transitional stage between field-dominated and matter-dominated evolution, observed here for the first time. In this scenario, the cloud collapses first to a sheet-like structure. Uniquely, we appear to be seeing this sheet almost face on. The sheet fragments into filaments, which in turn form cores. However, the material must reach a certain critical density before the evolution changes from being field dominated to being matter dominated. We measure the sheet surface density and the magnetic field strength at that transition for the first time and show consistency with an analytical prediction that had previously gone untested for over 50 yr.

We present BISTRO Survey 850 μm dust emission polarisation observations of the L1495A-B10 region of the Taurus molecular cloud, taken at the JCMT. We observe a roughly triangular network of dense filaments. We detect 9 of the dense starless cores embedded within these filaments in polarisation, finding that the plane-of-sky orientation of the core-scale magnetic field lies roughly perpendicular to the filaments in almost all cases. We also find that the large-scale magnetic field orientation measured by Planck is not correlated with any of the core or filament structures, except in the case of the lowest-density core. We propose a scenario for early prestellar evolution that is both an extension to, and consistent with, previous models, introducing an additional evolutionary transitional stage between field-dominated and matter-dominated evolution, observed here for the first time. In this scenario, the cloud collapses first to a sheet-like structure. Uniquely, we appear to be seeing this sheet almost face-on. The sheet fragments into filaments, which in turn form cores. However, the material must reach a certain critical density before the evolution changes from being field-dominated to being matter-dominated. We measure the sheet surface density and the magnetic field strength at that transition for the first time and show consistency with an analytical prediction that had previously gone untested for over 50 years (Mestel 1965).