我们知道元素来自恒星，恒星越重，核聚变越剧烈，可以产生更重的元素。说到比铁重的元素的形成，我们不得不寻找宇宙中质量最大的恒星。今天我们来谈谈超新星爆炸和中子星是如何融合形成比铁更重的元素的。
大质量恒星的融合：宇宙中寿命最短、最亮、最蓝的恒星，从氢到铁，不仅产生比锂更重的元素，而且是我们追踪那些特别重的元素的地方。这些恒星自然是炽热、明亮和大质量的，不仅包括所有O型恒星，还包括B型恒星中质量最大的部分。像所有质量的恒星一样，在这些恒星的核心，首先发生的是氢聚变为氦。
由于其巨大的质量，它们以惊人的速度和数量消耗着反应材料。例如，已知最大的O型恒星R136a1(这个数字是2010年发现时给出的)，质量是太阳的265倍，发光能力是太阳的870万倍，表面温度约为53000摄氏度，是太阳的8倍。所以它的寿命会短到只有100万到200万年。像那些较轻的恒星一样，它很快就会耗尽核心的氢。届时，其剩余的氢将继续在其核心外层“燃烧”，导致恒星外层膨胀成为特大红巨星甚至蓝色超巨星。与此同时，它的核心会冷却并坍缩，并开始将氦融合成碳。
在这一点上，这些大质量恒星的行为似乎与类太阳恒星没有太大区别，但实际上有一个重要的区别：它们的寿命更短，因此它们的死亡过程更快。它消耗氢的时间只有几十万到一百万年，然后和其他恒星一样，它的核心逐渐充满了碳、氧、氖、镁、硅等元素。核心最深处会因缺乏氦而坍缩，而剩余的氦会在核心外层继续反应，而氢会位于外层。
此时，恒星的巨大质量提供的极高温度使得碳聚变开始发生。与能持续几百万年的氢聚变和能持续几十万年的氦聚变相比，碳聚变的速度更快，核心区域变得更致密，然后依次使用氖、镁，最后是硅作为聚变材料。这样，恒星就会形成一个洋葱状的结构。层越深，元素消耗越重，当然温度也越高。
由于越重越热的恒星消耗反应物质的速度越快，寿命越短，由于需要越来越高的温度，其产生越来越重的元素的过程会越来越快。与碳聚变阶段可能持续一千年左右相比，硅聚变阶段只会持续几分钟。它将恒星中心的元素变成铁、镍和钴——这三种原子是宇宙中最稳定的。到目前为止，我们所说的每一次核聚变反应的产物都来自于反应参与者的原子核之间更紧密的结合，反应过程也是释放能量的过程。
超新星和中子星合并的快中子俘获过程。注意，从铁开始，理论上有产生更重元素的反应。然而，在此之后，反应产物的物质元素之间的结合并不像以前那样紧密。所以铁的聚变以及之后更重的聚变，不再是释放能量的过程，而是吸收能量的过程。因此，当大质量恒星的核心已经由铁、镍和钴构成时，乍一看它会变得僵硬和停滞，它不再继续反应。
但实际上，此时恒星的核心区域仍有足够的能量支持铁的聚变，但这些进一步的反应会让恒星付出惨痛的代价。铁的聚变开始后，星核的温度会迅速下降，导致环境压力的减弱，然后核心物质会在自身重力的作用下坍缩。这将导致反应链失控，最终走向灾难――核心坍塌越多，铁融合率越高，压力下降越快，核心坍塌越快.短短几秒钟内，星核就会收缩到物质可以压缩的极限。这时，以下几种情况会同时爆发：
失控的核反应不仅会产生大量的重元素，还会产生许多自由中子(和中微子)。恒星的外层会在最小化的核心周围“反弹”，将大量能量转移到恒星的外层。大量能量的突然到来，不仅加速了外层的核聚变，也使外层物质本身产生了振动，而这就是超新星爆发的第一阶段！
g">灾变的结果，就是星体最核心的区域在崩溃和衰败状态中终结。当然核心也会残存下来：如果恒星质量不是很大，它可能变成中子星――那是一个直径仅约10千米，重量却跟太阳差不多的固体星球，完全由中子构成；如果质量很大的话，则残骸将是一个黑洞！
但是，剩下的那些包含着从氢直到铁、镍、钴等各种元素的外层物质会怎么样呢?
首先，它们会经历剧烈的反应过程，生成周期表上的许多种中间元素。但是，在超新星爆发期间，它们会遇到规模前所未有的“中子雨”的“轰炸”，所以许多中间元素的重量还会继续迅速攀升，移到周期表中更加靠后的位置。这一发生在超新星爆发时的过程叫作“r过程” （r即“快”，该过程全称为“快中子捕获过程”），它可以产生出地球上能见到但此前我们没提到过的所有种类的天然元素，其中最重的可以是铀、钚乃至锔。
它甚至还能产生某些我们只在实验室里造出来过的元素！比起行星状星云，超新星遗迹能把大部分物质归还给宇宙，用于形成下一代的恒星，后者的成分表里将会拥有许多很重的元素。而中子星的合并所释放的高能中子，也会发生快中子捕获过程，形成元素周期表中所有的重元素。
总结：每当一个新的星团诞生时，其中会有略多于千分之一的成员星最终能变成上述的超新星。作为宇宙中质量最大的一类单个星体，它们承担着光荣的任务，那就是为星际物质增添比碳更重的各种元素。在我们的太阳系诞生之前，已经有许多代恒星诞生然后毁灭了，是它们为我们这个世界提供了足够多的重元素。
此时，也还有新的恒星准备诞生，这些未来的恒星将比太阳更加富含各种重元素。想一下你的身体系统，其中从肌肉里的碳到肺叶中的氧，从骨骼里的钙到血液里的铁，你所用以生存的每一种较重的元素，都来自那些已经以超新星的剧烈形式宣告终结的恒星。这些原子都在超新星爆发后被抛向宇宙空间，然后参与了新一代恒星的构建。
经过持续几十亿年的、来自数十亿颗死亡恒星的积累，太阳和属于它的行星系统才得以问世。如果没有较轻的原子，没有恒星内部发生的各种核反应，如今宇宙中的各种重元素就没有原始材料和生成机制。我们已经真切地认识到，当今人类世界的一切，都是此前默默发生的无数这类事件的结果。
