天体物理学 > 星系的天体物理学
[提交于 2022年12月29日
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标题: 在水冰上星际 NH$_3$形成过程中能量去哪了? 计算研究
标题: Where does the energy go during the interstellar NH$_3$ formation on water ice? A computational study
摘要: 在星际介质中最冷(10-20 K)的区域,星际尘埃的冰质表面作为化学反应的固态支持物。 在它们可能的作用中,第三体作用被提出,其中表面反应的反应能量在整个尘埃中耗散,稳定产物。 尽管这种能量耗散过程对天体化学有重要影响,但其在原子尺度上的理解仍很有限。 在这里,我们通过量子力学模拟研究了在水冰表面上通过连续的氢加成形成NH3的过程,并特别关注第三体作用。 我们首先表征了氢化反应和可能的竞争过程(即,氢抽提),其中氢加成比氢抽提更有利。 随后,我们通过从头算分子动力学模拟研究了氢化反应能量的命运。 结果表明,约58-90%的释放能量迅速被冰表面吸收,导致冰温度暂时升高。 区分了不同的能量耗散机制。 一种更普遍的机制是基于新形成物种的高度激发振动模式与冰中水分子的摆动模式之间的耦合。 第二种机制仅在NH$_3$形成期间出现,基于瞬时H$_3$O$^+$/NH$_2^-$离子对的形成,这显著加速了能量向表面的传递。 最后,讨论了我们的发现相对于星际介质中NH$_3$合成及其向气体中的化学脱附的天体物理意义。
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