恒星内部核聚变到铁就停止了，那宇宙中比铁重的元素怎么产生的？

根据科学家们长期对宇宙起源特别是恒星发展演化的研究，逐渐发现所有宇宙天体元素构成的相似性，即使是地球和太阳，这两个无论是质量和形状，还是内部核变情况都完全不同的星体，它们在元素组成上也几乎一模一样，不同的是丰度差异较大而已。而通过对宇宙元素循环的研究中，人们越来越有共同的认识，那就是大爆炸的统一起源、恒星的加工以及超新星爆发的推进。宇宙星体中比铁还要重的元素，是通过恒星的物质积累，最后通过超新星爆发或者中子星合并等这样的极端事件催生出来的。

138.2亿年的宇宙大爆炸，在1个普朗克时间（10^-43秒）就“炸”出来与现有宇宙尺度差不多的空间，同时释放出无穷的能量，夸克和轻子此时已经出现。此后随着宇宙整体温度的降低，微观粒子开始组合形成自由原子和自由电子，共同构成等离子体宇宙，这个时候由正负粒子湮灭释放的光子，反复地与等离子体碰撞，不但阻止了原子核的生成，而且在反复地吸收和释放过程中，光子也无法逃脱这个等离子体环境。直至大爆炸38万年之后，随着温度的进一步下降，自由原子和电子开始组合形成原子核，而只有1个质子的氢原子以及拥有2个质子、2个中子的氦原子结构最为简单，因此宇宙中所形成的第一批元素，氢占据了70%以上、氦占据了29%左右，这些元素成为了后来宇宙所有星体最初的物质来源。

这些原始星云物质在形成以后的亿万年时间里，并非一成不变、四处流浪，而是在引力扰动的情况下，愈发变得有规律起来。从一开始的慢慢聚拢，形成若干星际物质分布较为集中的核心区域，再发展为以这些核心为中心，在质量密度更大的情况下所提供的引力更强，吸引着周围更多的星际物质加入进来，星际物质向核心坍缩的过程中，一方面其具有的引力势能一部分转化为内能，另一方面星际物质的不断碰撞、摩擦和挤压，也使得核心区域的温度和压力逐渐提升，最后在量子隧穿效应的作用下，在较低的温度（1000万摄氏度）即激活了温和的氢核聚变反应，宇宙中第一批恒星就此诞生。

恒星内部核聚变的程度，由其最初所吸聚的物质多少直接相关，也就是吸聚物质越多，一般情况下其内核的温度和压力就会越大，那么其核聚变最终产物的原子序数也越高，向外释放的能量也就越高，核聚变程度就剧烈，恒星的寿命相应就越短。通常情况下，质量介于0.08到0.8倍太阳质量的恒星，内核只能通过核聚变形成氦。而像太阳级别的恒星，其最终的核聚变产物可以坚持到碳和氧；而原始质量达到太阳10倍的恒星，其内核的聚变产物可以一直进行到最后，即生成铁元素为止。

由于铁的比结合能在所有元素中是最高的，即原子的结合能与核子数量的比值最高，这就意味着铁原子的稳定性最强，由铁元素以下的元素，如果通过核聚变生成铁之后，由于其比结合能最高的原因，那么要激发铁的核聚变，所需要输入的能量就要超过释放的能量，那么恒星的能量输入输出关系就会被打破，恒星就会没有了稳定的能量输入来源而使核聚变嘎然而止，这也是为什么恒星的核聚变产物只能到铁元素的原因，一旦恒星内核聚变中产生了铁，这就在一定程度上代表着恒星已经进入了生命的尾声。

虽然恒星不能直接通过核聚变形成比铁元素还要重的元素，但是别忘了，只要在特定的环境之下，给这些最终形成的铁元素再输入更高的能量，就有可能使它们在这种新的环境中形成更重的元素，放眼下去，那些可以提供非常高能量，也就是非常高温度的宇宙环境，可以孕育出这种机遇。其中最让大家印象深刻的就是超新星爆发，这种来源于大质量恒星生命末期最绚烂的“绽放”，为宇宙中的重元素形成创造了一个巨大的“温床”。

大质量恒星在生命末期，随着内核聚变的铁越来越多，核聚变的强度也越来越小，向外产生的辐射压逐渐降低，外层物质在重力作用下发生的坍缩作用日益显著，而外层物质在坍缩过程中，一方面推动“路过”区域的温度明显提升，从而在恒星的局部重启了失控的剧烈核聚变，使很多恒星组成物质被辐射压带离恒星表面。另一方面当外层物质坍缩至铁核区域时，就会产生激烈的反弹激波，将恒星中外层大量组成物质抛洒出去。在以上两种作用下，发生了壮观的超新星爆发，剩余的核心根据残余质量多少，相应继续坍缩成为中子星或者黑洞。

在超新星爆发过程中，释放出非常宏大的能量，温度可以达到几千亿摄氏度，在这种高温环境下，被抛洒出的恒星组成物质（包括一部分铁元素），将通过快中子俘获过程，在极短的时间内形成众多更重的元素，其中铁元素与快中子的结合就能够形成许多比铁元素原子序数还要大的“超重元素”。

另外，在两颗中子星合并的过程中，也会在极短的时间内释放巨大的能量，同样能够推动重元素的产生，比如天文学家近年来通过观测研究，发现中子星合并时产生的锶、金等超重金属的痕迹。