恒星核聚变到铁元素就停止了，那铁之后的重元素是如何形成的？ / 开普饭

按照目前的主流科学理论，宇宙起源于138亿年前的一次大爆炸。宇宙大爆炸之后，宇宙在很短时间内，从无到有生成了基本粒子。这里不完全是“无”，而是“电磁波”，高能的电磁波也会像正反粒子那样发生湮灭，进而生成粒子，只不过这里的条件极其苛刻，环境温度都需要达到几十亿度，甚至上百亿度。

在宇宙大爆炸之后38万年，宇宙中的原子结构得以形成。此时，宇宙中主要的基本原子是氢原子和氦原子，氢元素和氦元素是元素周期表上最靠前的两个元素。

至于元素周期表上其他的元素到底是咋来呢？

从氢元素一直到铁元素，实际上都是从恒星的核聚变反应中来的，那么问题来了，比铁元素原子序数更大的元素是咋来的呢？

恒星：元素炼丹炉

要了解这个问题，我们首先还是要从“恒星如何制造元素”入手。恒星被认为是宇宙的顶塔，宇宙中的光主要是由恒星发出来的。恒星会发光的原因是恒星的内核会发生核聚变反应，而恒星聚变反应的同时就是在制造原子序数更大的元素，那具体是咋回事呢？

恒星的个头实际上都非常大，质量也很大，就拿太阳系的情况来说，太阳就占据整个太阳系总质量的99.86%，是地球质量的33万倍。地球等类地行星在太阳系中都很渺小，几乎可以忽略不计的存在。而按照目前理论预言的情况来看，成为一颗恒星的门槛至少是太阳质量的8%以上。

恒星由于自身质量巨大，物质总量很大，所以它们的引力也非常大，这就会挤压自身内部的物质，使得温度急剧上升，达到上千万度，这个温度一般来说是达不到引发核聚变反应的。只不过在微观世界中，存在着隧穿效应，意思是说，即便是需要很多的能量才能发生的反应，但反应条件不够，在微观世界中也有很小的概率会发生。

由于恒星都很大，粒子数足够多，所以再小的概率，在这个基数面前都可以发生，这才使得恒星可以发生核聚变反应。不过，这个过程因为是依靠量子隧穿效应，所以会很缓慢。恒星内核的核反应主要是4个氢原子核反应生成1个氦原子核，这就实现了炼出原子序数更大原子的目标。

当太阳内核中的氢原子核都消耗完后，只要质量足够大，就可以继续触发下一个阶段的反应，这个反应是氦原子核核聚变反应生成碳原子核和氧原子核。

同样的，只要是质量足够大，就可以继续触发，一直到铁原子核。此时的恒星就像洋葱一样，各层都在进行着不同的反应，那为什么铁原子核会是一个里程碑呢？

超新星爆炸

这是因为铁原子核是最稳定的原子核，也被叫做比结合能或者平均结合能最大，意思是说你要掰开一个铁原子核所需要的能量是最大的。

要使得铁原子核发生核聚变反应就需要输入特别巨大的能量，同时这个核聚变反应产生的能量很少，说白了就是赔本的买卖。

虽然需要的能量很大，但只要恒星的质量足够大，还是可以促发这个反应的。于是，恒星就会发生超新星爆炸。

在超新星爆炸过程中，就会合成很多比铁元素原子序数更大的原子核。

不过，科学家发现，铁元素之后的元素并不完全都是超新星爆炸得来的，比如：金元素和银元素就只有极少的一部分是依靠超新星爆炸。那它们又是通过什么办法得来的呢？

恒星超新星爆炸之后，会留下一个内核，这个内核的质量如果大于1.44倍太阳质量，小于3倍太阳质量就会形成一个中子星。如果质量大于3倍太阳质量，就会形成黑洞。

中子星和黑洞都是宇宙中极其致密的天体，脾气都很暴躁，一般的天体遭遇到它们就会被它们吃掉。科学家就发现，如果两个中子星遭遇，并且发生合并。在这个过程中，也会产生很多原子序数很大的元素，比如：金元素和银元素主要就是依靠中子星合并。

总结

按照目前的科学理论，氢元素和一部分的氦元素与宇宙同龄，而铁元素之前的元素大多都是依靠恒星核聚变反应。原子序数比铁元素大的元素主要依靠超新星爆炸和中子星合并。

这里要补充一句，目前我们只在自然界中发现了前98号元素，而从99号元素开始，实际上都是科学家在实验室里合成的。