椭圆星系中团簇内元素富集与恒星初始质量函数的探讨

在星系团引力势阱中形成的恒星必然是造成星系团内介质（ICM）中测量到的高水平元素富集的原因；然而，这一不言自明之理与一个简约的假设之间日益存在张力，该假设认为在星系团星系中通过光学手段研究的普遍年老恒星族群是在相同的时期于相同的形成地产生的。我们构建了一个唯象的星系团富集模型，以证明在对恒星族群作标准假设的情况下，ICM元素丰度被低估了两倍以上——我们将这一差异称为“星系团元素丰度悖论”。近期关于椭圆星系IMF偏向低质量的证据加深了这一悖论。我们量化了在解决此问题的同时与观测到的ICM丰度模式保持一致所需的恒星形成效率与初始质量函数（IMF）以及SNIa产生效率的调整。原则上，如果超新星前身星质量范围内有更大比例的恒星诞生自一个偏轻或偏重的初始质量函数（IMF），则金属富集的必要增强可能源于观测到的恒星族群，其中偏重的IMF与观测到的ICM丰度比存在一定冲突。其他意味着对IMF、质量返回率与残骸比例以及原初比例进行更适度修正的替代方案，则假设作为SNIa爆发的3-8太阳质量恒星比例增加，或假设恒星数量比传统认为的更多——尽管后者意味着极高的恒星形成效率。我们讨论了这些不同解决方案的可行性，及其对宇宙中恒星形成的多样性、椭圆星系形成过程以及ICM金属富集这一“隐藏”来源的起源的启示。