星系团尺度及更大尺度上的化学演化

星系团使我们能够直接估计迄今最大尺度上的金属丰度和金属产生产额。对于所有热气体温度高于约2 keV的星系团，其ICM中铁总质量与星系团总光学光度之比（铁质光比）是相同的，且元素比例（即[α/Fe]比值）似乎呈太阳丰度比。基于这些证据，我们认为恒星初始质量函数（IMF）以及各类型超新星的相对贡献可能具有普遍性。我们进一步推导了星系团过去超新星活动的约束条件，并支持了这样的观点：过去的平均Ia型超新星速率远高于现在，至少是当前在本地椭圆星系中观测到的速率的10倍。我们还认为，星系团的金属丰度（约为太阳丰度的1/3）应被视为整个低红移宇宙的代表值。现在有强有力的证据表明，星系团以及场椭圆星系和核球中的大部分恒星形成于高红移（z≳3）时期。由于这些恒星至少占当前锁定在恒星中的重子物质的约30%，我们认为至少有30%的恒星和金属形成于z≃3之前。因此，预测z=3时宇宙的金属丰度约为太阳丰度的1/10。这要求宇宙恒星形成速率从z∼1到∼5至少保持平稳，这似乎与最近对莱曼断裂星系恒星形成速率的直接测定结果一致。