恒星核聚變到鐵元素就停止了，更重的元素是怎么形成的？

我們每天看到的豐富多彩的世界，都是由基本的元素構成的。不過在宇宙剛誕生時，是沒有任何元素的，當時的宇宙只是純能量，隨著宇宙逐漸冷卻，在四大基本力的作用下，最基本的粒子出現了，這些粒子經過漫長的演化，形成了各式各樣的物質。

在宇宙初期，只有兩種元素，氫和氦，其中大部分都是氫，氦元素只有一小部分。而如今我們看到的天然元素有92種，還有很多人工合成的元素。這么多的元素到底是怎么形成的呢？

一切都源于恒星，恒星堪稱元素的“煉丹爐”！

剛才講了，宇宙誕生初期只有基本粒子，在相當長的一段時間里，沒有任何天體，當然也沒有恒星。而原始恒星的誕生，得益于宇宙里物質分布的不平衡，還有溫度密度的差異。

基本粒子出現之后，就會出現萬有引力。如果基本粒子之間的分布都是很均勻的，意味著粒子之間的引力也是完美平衡的，在這種平衡狀態下，粒子就不會向某個方向聚集。

不過，宇宙中粒子的分布不可能是完美均勻的，溫度密度也會有差異，而這種差異就會造成引力的不同，某個區域引力較強，就會吸引更多的粒子，不斷聚集在一起。

聚集在一起的粒子，比如說氣體云分子，質量會越來越大，引力也會更強，自然會吸引周圍更多的氣體云。結果就像滾雪球那樣，氣體云分子不斷向某個中心聚集，速度越來越快，質量越來越大，自身引力也會越來越大。

到了某個臨界點，自身引力達到一定程度，核心溫度壓強非常高，就會發生一個宇宙大事件：核聚變，其中的氫元素就會被點燃，聚變成氦元素，同時釋放出巨大能量。

恒星的核心溫度是非常高的，拿我們的太陽為例，核心溫度就高達1500萬度，而有些大質量恒星的核心溫度甚至可以達到十億度。在高溫高壓下，氫元素聚變成氦，釋放出超級能量，釋放出的能量會產生強大的外推力，與恒星自身的引力保持平衡，阻止恒星一直向內坍縮，這也是恒星能持續燃燒數十年的原因所在。

當氫元素耗盡之后，氦元素會繼續聚變成更重的碳，然后是氖，氧，硅，一直到鐵元素，一層一層的，元素的分布就像洋蔥一樣。

不過，恒星核聚變到鐵元素就戛然而止了，不管恒星的質量有多大，到鐵元素都會停止。這到底是為什么呢？

我們先看看核聚變的過程，其實就是核子，也就是也質子和中子不斷增加，結合在一起形成更大核子的過程。不過要想讓質子中子結合在一起，需要極大的能量，這種能量其實就是核能，具體表現為核子之間的強相互作用。

我們可以反過來理解，如果想要把原本在一起的質子中子分開，是很困難的，需要極大的能量，而這種能量就是核能，在物理學上也被稱為“結合能”，顧名思義，就是結合在一起的能量。

而比結合能就是結合能與核子數量的比值，類似GDP與人均GDP的關系。

比結合能越大，意味著原子核越穩定，通俗理解就是，要想把核子分開就更困難，需要更大的能量才行。

在所有元素當中，鐵元素的比結合能是最大的，鐵元素是最穩定的。可以通俗理解為鐵元素是所有元素中的“老大”。

鐵元素之前的元素發生核聚變都會釋放能量，而要想鐵元素繼續聚變下去，其實也不是不可以，只是非常難。更重要的是，鐵元素聚變不但不會釋放能量，反而需要吸收能量才行。這也是我們為什么說，恒星一旦聚變到鐵元素，就“鐵了心”地朝著死亡的方向走去，因為一顆需要吸收能量才能聚變的恒星，其實已經不能算是恒星了。

往深了講，只有能量強大到讓鐵原子核分開，才能引發鐵元素繼續聚變下去，這種能量不是一般的強，只有異常猛烈的宇宙大事件才擁有如此強大的能量。

這個宇宙大事件就是超新星爆發，該爆發是宇宙大爆炸之后最猛烈的宇宙大事件，超新星爆發的短短幾秒內釋放的能量，就遠超太陽一生釋放能量的總和！

超新星爆發通常是在大質量恒星走向死亡的過程中誕生的。上面我們講了，恒星之所以能保持長時間的穩定，主要就是兩種力量的平衡：核聚變產生的外推力，還有自身產生的萬有引力。

當恒星聚變到鐵元素之后，核聚變戛然而止，沒有了核聚變產生的巨大外推力，自身的引力占據了絕對上風，在引力作用下，于是恒星物質開始瘋狂向內坍縮，不斷猛烈撞擊恒星內核，在撞擊過程中產生了超乎想象的能量，這種能量足以引發鐵元素繼續聚變成更重的元素，比如說我們平時看到的金銀等重金屬元素。

由于恒星物質撞擊內核的過程足夠猛烈，產生了巨大的反作用力，把恒星外層物質猛烈地拋灑到浩瀚星際空間，這就是超新星爆發，該過程對于宇宙演化來講非常重要。因為拋灑到星際空間的恒星物質，會成為下一代恒星和行星的原材料。

我們的太陽就是原始恒星爆發之后的原材料形成的，科學家們認為太陽至少是第二代恒星，也可能是第三代恒星。

以上就是重元素的由來，恒星核聚變誕生了比鐵更輕的元素，而超新星爆發這種大事件誕生了更重的元素。

我們要感謝感謝那些宇宙大事件，如今我們身上穿戴的各種黃金首飾，其實都是在數十億年前的猛烈超新星爆發中誕生的。不得不感嘆宇宙的浩瀚和神奇！