恒星核聚变到铁就停了，那么铁之后的元素是怎么来的？

天文学家们在探索宇宙演化的过程中，曾遇到过不少瓶颈。他们发现恒星通过核聚变只能产生比铁更轻的元素，因为恒星核聚变到铁元素就停止了。但现实中存在很多比铁更重的重元素，这些重元素是怎么来的呢？

通过深入探索，天文学家们发现，重元素的出现与宇宙漫长演化过程是紧密地联系在一起的。

按照现代主流理论，我们的宇宙诞生于138亿年前的大爆炸，也就是所谓的宇宙大爆炸理论。宇宙大爆炸初期，温度是非常高的。

随着宇宙不断膨胀，温度也开始不断降低，降低到一定程度，高能光子会有一定几率碰撞产生一对正反粒子。按道理讲，最终所有正反粒子都会湮灭产生高能电磁波，但实际情况是，大约每十亿对正反粒子发生湮灭，就会有一个正粒子很幸运地保留了下来，而这样的正物质粒子组成了我们的物质宇宙。

随着温度的继续下降，形成了基本的粒子，氢还有少量的氦，也是最轻的两种元素，两者的占比达到了99%以上。当然并不是说比氢和氦更重的元素无法形成，其实也是可以形成的，只是它们不够稳定，很快又会裂变成氢和氦原子。

那么，那些更重的元素到底是怎么来的呢？

简单来讲，两个字：恒星。恒星堪称元素的“炼丹炉”。

恒星的演化过程，其实就是星际云在引力作用下，不断聚集的过程。星际云物质的不断聚集，意味着质量和引力不断增大，结果就会导致核心温度越来越高，达到一定程度，就会引发核聚变。

拿我们的太阳来讲，太阳核心温度高达1500万度，核心区域的物质形态并不是我们常见的气态，液态或者固态，而是第四种物质形态，等离子态，说白了就是自由奔跑的“粒子汤”，原子核，电子，光子到处乱串。

千万不要以为1500万度的温度很高，实际上单凭这样的温度，并不能让太阳核心发生核聚变，需要大约一亿度的高温，才能引发氢聚变成氦。

但是，太阳实际上一直在上演着核聚变，这不是前后矛盾了吗？

实际上并不矛盾。虽然1500万度的高温不足以引发核聚变，但在微观世界里，存在一个神奇的现象：量子隧穿效应。这个效应到底什么意思呢？

通俗来讲就是，需要一定能量才能发生的反应，即便是能量不足，在微观世界也有一定的概率发生反应。

具体来讲，太阳核心的自由粒子虽然没有足够的能量进行核聚变，但还是有一定概率发生核聚变，只不过这个概率非常低罢了。量子隧穿效应表明，微观粒子可以在极短的时间里获取极高的能量，这对于宏观世界来讲是不可思议的，但在微观世界是可以发生的，也是量子力学中能量与时间不确定性的具体表现。

虽然量子隧穿效应在微观世界发生的概率很大，但架不住太阳质量很大，微观粒子更多多得不计其数，所以再低的概率，架不住庞大的粒子数量，最终也会成为一个大概率事件，通过量子隧穿效应发生核聚变的绝对粒子数量也是很庞大的。

但是，“太阳质量很大”其实也是相对的，太阳质量很大足以引发核聚变，但并不足以一直让核聚变持续下去。随着核燃料不断减少，核聚变规模会逐渐降低，当氢消耗殆尽后，氦会继续聚变，聚变成更重的元素。

而如果氦也消耗完了，接下来就会是碳，氧，硅，一直到铁元素。但要想聚变到铁元素，也需要极大的质量，太阳的质量是不够的。

而铁元素是恒星核聚变过程一个重要的分水岭，这是为什么呢？

铁元素是最稳定的元素，因为铁的比结合能最高，什么意思呢？就是说，要把铁原子核掰开或者利用其他原子聚合成铁元素，需要的能量是最高的，当然也是最困难的。

具体来讲，比铁更轻的元素，聚变时都会释放能量。虽然理论上铁原子核也能聚变，但需要极大的能量，需要的能量比聚变产生的能量还要多。

也就是说，比铁元素更重要的元素，发生核聚变时释放的能量是小于吸收的能量的。这也是为什么我们会说“恒星核聚变到铁元素就死亡了”，因为我们通常所讲的恒星肯定是要释放能量的，而铁元素之后不但不能释放能量，还需要吸收能量，当然就不能称为恒星了。

能够看出，理论上讲，只要有足够的能量支持，恒星聚变到铁元素之后，仍旧能够继续聚变下去。但要想让铁元素发生聚变，需要的能量是超乎想象的。需要极其猛烈的宇宙大事件，才能满足这样的条件。

第一，超新星爆发。当恒星的质量超过太阳质量8倍以上，在恒星走向死亡的过程中，就会发生超新星爆发，释放出超乎想象的能量。短短几秒钟释放的能量可以达到太阳一生释放能量总和的上亿倍！

如此超强的能量足以引发铁元素继续聚变下去，形成金银铂等重金属元素。

第二，中子星碰撞。恒星死亡之后，通常会留下致密的内核，像我们的太阳死亡之后会留下一颗致密的白矮星。而如果内核的质量大约1.44倍太阳质量，内核在引力作用下就会坍缩为中子星，当内核质量大约3倍太阳质量时，会坍缩为黑洞。

中子星是仅次于黑洞的恐怖天体，它们通常成对出现，围绕彼此运行。当两颗中子星发生碰撞时，也会释放出超强能量，聚变形成更重要的元素。

这就是重元素的由来，也体现了宇宙的神奇。如今我们地球上的各种重金属，包括我们日常生活中佩戴的各种黄金首饰，至少都拥有46年以上的历史，甚至比太阳的历史更长，因为很多重金属都是第一代原始恒星死亡之后产生的，而我们的太阳已经是第三代恒星了！