在地球上,可以找到元素周期表中的前98號元素,從1號元素氫一直到98號元素鉲。那麼,這些元素都是從哪裡來的呢?
太陽在進行核聚變反應,這可以合成出元素。然而,太陽只是在進行氫到氦的核聚變反應,並沒有合成出其他更重的元素,所以地球上的元素並不是來自太陽。事實上,太陽上也包含各種比氦更重的元素,例如,氧、矽、鐵。也就是說,這些元素在太陽和地球誕生之前就已經存在了。
根據星雲假說,太陽系是從46億年前的一團星雲中經過引力坍縮而形成。太陽前星雲是更大一團分子雲的一部分,那團巨大分子雲的直徑估計可達65光年。在這團星雲中,會誕生很多新的恆星,太陽就是其中一顆。誕生太陽的那團星雲直徑估計為3光年,經過引力坍縮形成了直徑為數千天文單位的密度核心,之後再進一步坍縮成太陽、行星以及各種其他天體。
原始太陽星雲中包含了如今太陽系中的各種元素,其中最主要的是氫和氦。氫和氦都是來自於宇宙大爆炸之後不久的原初核合成過程,其他元素則是來自於大質量恆星。
在大質量恆星的內部,通過核聚變,能夠合成出越來越重的元素,可以一直到28號元素鎳。當大質量恆星發生超新星爆發,26號元素鐵會俘獲中子進一步合成出重元素。
也就是說,地球上的重元素其實都是來自於曾經的大質量恆星。在太陽系誕生之前,那顆大質量恆星合成出了各種重元素,其超新星爆發把重元素注入太陽星雲中。
大質量恆星發生超新星爆發之後,核心會坍縮成中子星或者黑洞。既然如此,當年那顆超新星的殘骸去哪裡了呢?
如果不出意外,當年那顆超新星爆發後所留下的中子星或者黑洞,很有可能還在目前的銀河系中。只是隨著天體之間的運動,它早就跟太陽系分散開來。
銀河系在自轉,但它並不像鐵板一塊或者地球那樣自轉,而是不同部分以不同角速度和軌道在旋轉,這就像太陽那樣的較差自轉。太陽系的軌道半徑約為2.6萬光年,以大約220公裡/秒的速度環繞銀心運動,公轉周期約為2.2億年。
那顆超新星殘骸則會以不同的軌道繞著銀心運動,隨著時間的推移,它與太陽系漸行漸遠,所以我們已經無法找到它。如果它是黑洞,即便它還在太陽系附近,我們也幾乎發現不了,因為黑洞自身完全不發光和反光。已知離地球最近的黑洞位於3500光年之外,天文學家通過它的伴星間接發現了它的存在。
隨著太陽系在銀河系中不斷穿行,有些恆星將會逐漸靠近我們,有些則會逐漸遠離我們,所以地球夜空中的星星並非是亙古不變的。在1億年前的恐龍時代,太陽系位於銀河系的另一側,那時的星空與現在完全不同。