热非平衡对动力学成核的影响

成核被认为是渐近巨星支(AGB)恒星、系外行星和褐矮星大气中尘埃与云形成的第一步。在这些环境中，当气相物种凝结到云凝结核(CCNs)上时，尘埃和云颗粒生长至宏观尺寸。理解 AGB 恒星中 CCNs 与尘埃的形成过程十分重要，因为在其外流中形成的物种会富集星际介质。尽管被广泛使用，化学与热平衡条件在这些高度动态的天体物理环境中的有效性尚存争议。我们的目标是通过为成核物种采用不同温度，推导包含热非平衡效应的动力学成核模型，并量化热非平衡对动力学成核的影响。正向与反向速率系数作为碰撞动力学成核理论假设的一部分被推导出来。吸热反向速率由热非平衡下的质量作用定律导出。我们将弹性碰撞视为热平衡驱动因素。对于均匀 TiO2 成核及 1250 K 的气体温度，我们发现动力学团簇温度仅 20 K 的差异便使较大 TiO2 团簇的形成增加超过一个数量级。在 1000 K 气体温度下，团簇温度约 20 K 的升高可使较大 TiO2 团簇的形成减少超过一个数量级。我们的结果证实并量化了先前热非平衡研究的预测。微小的热非平衡即可引起较大团簇合成的显著变化。因此，在即便存在微小热非平衡的环境中，使用包含热非平衡的动力学成核模型来描述团簇形成十分重要。