Трехмерное моделирование образования молекулярного водорода на поверхности межзвездной пылевой частицы бессеточным методом Монте-Карло

Abstract

В данной работе бессеточным методом Монте-Карло исследуется эффективность рекомбинации молекулярного водорода на пылевой частице в диапазоне температур от 5 до 25 K. В модели реализованы процессы физисорбции, десорбции и миграции водорода по поверхности пылинки. Потенциал поверхности непрерывен и представляет собой сумму потенциалов всех атомов составляющих поверхность. Молекула водорода образуется при столкновении двух атомов водорода на поверхности частицы и после образования мгновенно десорбирует в газ. Установлено, что благодаря наличию глубоких потенциальных ям на поверхности молекулы водорода образуются вплоть до температур пылевых частиц 20—25 К. Наиболее эффективным механизмом образования H2 ниже 9 К является механизм Харриса — Каземо, а выше 10 К преобладает механизм Ленгмюра — Хиншельвуда, при этом перемещение атомов водорода по поверхности происходит за счет тепловых прыжков атомарного водорода на поверхности пылинки.

In this work, using the off-lattice Monte Carlo method, the evolution of a dust particle is simulated and the efficiency of molecular hydrogen recombination in a range of dust temperatures is investigated. The model implements the processes of physisorption, desorption and migration of hydrogen on grain surface. The potential of surface is continuous and represents the sum of potentials of all atoms on surface. A hydrogen molecule is formed when two hydrogen atoms collide on the surface of a particle and after the formation is instantly desorbed in a gas. We found that due to the existence of deep potential wells in surface potential hydrogen molecules are formed up to the grain temperatures of 20—25 K. The most efficient mechanism of H2 formation below 9 K is mechanism of Harris—Kasemo, but above 10 K the Langmuir—Hinshelwood mechanism dominates due to efficient thermal hopping of atomic hydrogen on grain surface.