恆星核聚變到鐵元素就停止了，那鐵之後的重元素是如何形成的？

按照目前的主流科學理論，宇宙起源於138億年前的一次大爆炸。宇宙大爆炸之後，宇宙在很短時間內，從無到有生成了基本粒子。這裡不完全是「無」，而是「電磁波」，高能的電磁波也會像正反粒子那樣發生湮滅，進而生成粒子，只不過這裡的條件極其苛刻，環境溫度都需要達到幾十億度，甚至上百億度。

在宇宙大爆炸之後38萬年，宇宙中的原子結構得以形成。此時，宇宙中主要的基本原子是氫原子和氦原子，氫元素和氦元素是元素周期表上最靠前的兩個元素。

至於元素周期表上其他的元素到底是咋來呢？

從氫元素一直到鐵元素，實際上都是從恆星的核聚變反應中來的，那麼問題來了，比鐵元素原子序數更大的元素是咋來的呢？

恆星：元素煉丹爐

要了解這個問題，我們首先還是要從「恆星如何製造元素」入手。恆星被認為是宇宙的頂塔，宇宙中的光主要是由恆星發出來的。恆星會發光的原因是恆星的內核會發生核聚變反應，而恆星聚變反應的同時就是在製造原子序數更大的元素，那具體是咋回事呢？

恆星的個頭實際上都非常大，質量也很大，就拿太陽系的情況來說，太陽就佔據整個太陽系總質量的99.86%，是地球質量的33萬倍。地球等類地行星在太陽系中都很渺小，幾乎可以忽略不計的存在。而按照目前理論預言的情況來看，成為一顆恆星的門檻至少是太陽質量的8%以上。

恆星由於自身質量巨大，物質總量很大，所以它們的引力也非常大，這就會擠壓自身內部的物質，使得溫度急劇上升，達到上千萬度，這個溫度一般來說是達不到引發核聚變反應的。只不過在微觀世界中，存在著隧穿效應，意思是說，即便是需要很多的能量才能發生的反應，但反應條件不夠，在微觀世界中也有很小的概率會發生。

由於恆星都很大，粒子數足夠多，所以再小的概率，在這個基數面前都可以發生，這才使得恆星可以發生核聚變反應。不過，這個過程因為是依靠量子隧穿效應，所以會很緩慢。恆星內核的核反應主要是4個氫原子核反應生成1個氦原子核，這就實現了煉出原子序數更大原子的目標。

當太陽內核中的氫原子核都消耗完後，只要質量足夠大，就可以繼續觸發下一個階段的反應，這個反應是氦原子核核聚變反應生成碳原子核和氧原子核。

同樣的，只要是質量足夠大，就可以繼續觸發，一直到鐵原子核。此時的恆星就像洋蔥一樣，各層都在進行著不同的反應，那為什麼鐵原子核會是一個裡程碑呢？

超新星爆炸

這是因為鐵原子核是最穩定的原子核，也被叫做比結合能或者平均結合能最大，意思是說你要掰開一個鐵原子核所需要的能量是最大的。

要使得鐵原子核發生核聚變反應就需要輸入特別巨大的能量，同時這個核聚變反應產生的能量很少，說白了就是賠本的買賣。

雖然需要的能量很大，但只要恆星的質量足夠大，還是可以促發這個反應的。於是，恆星就會發生超新星爆炸。

在超新星爆炸過程中，就會合成很多比鐵元素原子序數更大的原子核。

中子星合併

不過，科學家發現，鐵元素之後的元素並不完全都是超新星爆炸得來的，比如：金元素和銀元素就只有極少的一部分是依靠超新星爆炸。那它們又是通過什麼辦法得來的呢？

恆星超新星爆炸之後，會留下一個內核，這個內核的質量如果大於1.44倍太陽質量，小於3倍太陽質量就會形成一個中子星。如果質量大於3倍太陽質量，就會形成黑洞。

中子星和黑洞都是宇宙中極其緻密的天體，脾氣都很暴躁，一般的天體遭遇到它們就會被它們吃掉。科學家就發現，如果兩個中子星遭遇，並且發生合併。在這個過程中，也會產生很多原子序數很大的元素，比如：金元素和銀元素主要就是依靠中子星合併。

總結

按照目前的科學理論，氫元素和一部分的氦元素與宇宙同齡，而鐵元素之前的元素大多都是依靠恆星核聚變反應。原子序數比鐵元素大的元素主要依靠超新星爆炸和中子星合併。

這裡要補充一句，目前我們只在自然界中發現了前98號元素，而從99號元素開始，實際上都是科學家在實驗室裡合成的。