比起行星而言，恆星的質量通常大得驚人，我們也許以為恆星在自身巨大引力的壓迫下會完全地塌縮，從一個“大球”變成一個“小球”，但是，恆星在漫長的生命週期中沒有變成一個坍縮的黑洞，這是因為在恆星內發生的核聚變反應阻止了它在自身引力下發生的塌陷。恆星由千千億、萬萬億個原子組成，作為一個
球型的天體，它在圓周的所有方向發生收縮，原子在向內收縮的過程中發生彼此的碰撞，在恆星形成的初期，氣體雲的溫度很低，原子之間在發生碰撞後會“彈來彈去”，不易粘連和聚合在一起，當恆星在自身引力作用下持續地壓縮時，原子之間的碰撞越來越頻繁，恆星中心區的溫度上升得更快，原子的相互碰撞提升了溫度，溫度的提升加劇原子的碰撞，在高溫高壓的條件下，經過碰撞的原子獲得了足夠的相互融合的能量，原子核的相互融合被物理學家稱之為核聚變反應。恆星內部的熱核反應具有雙重功效，第一，熱核反應將核能轉化為熱能，釋放的熱量加熱了恆星，熱輻射的壓力阻止恆星發生引力塌縮的趨向，熱輻射力和引力的平衡為恆星在數十億年的穩定提供物理機制的保障。第二，熱核反應將輕元素轉化為重元素，最開始從氫聚變成氦，然後緩慢地轉化為我們能夠觀測到的鍀元素。在我們骨骼裡的鈣元素，在珠寶器物內的金元素也是通過恆星核合成方式產生的。不同的核反應過程對應不同的元素，在地面實驗室研究原子核的聚變反應極為困難，這是60多年來科學家通過“恆星實驗室”研究核聚變機制的原因，他們希望將驅動恆星演變的能量用於造福人類的目的，人造核聚變裝置能夠用於發電，核能源被認為是一種最清潔的能源，為了保護地球的生態環境和減少碳排放的數量，開發核能源是目前的最好選擇。
今天的物理學家仍然在揭示物質元素的起源之謎，天文學家使用了觀測元素信號的多種方式。隨著越來越多不同年齡的恆星進入天文學家的視線，他們大致瞭解整個宇宙的元素形成，從宇宙大爆炸產生的簡單元素到不同年齡恆星“鍛造”的複雜元素。過去的10年，科學家在更多的觀測成果中獲得了一幅元素家族更為複雜的圖像，觀測證據顯示了元素的創生比原先的預期更為寬闊。什麼類型的恆星、什麼樣式的恆星爆發事件會帶來什麼樣的物質元素？我們不是完全清楚其中的答案，不能回答的問題正是我們尋找的目標和方向。物理學家相信，所有的恆星爆發事件釋放不同種類的元素，它們混合在洶湧翻滾的塵埃氣體中，下一代的恆星和行星，其中包括我們的太陽和地球從不同元素構成的氣體雲中誕生。我們身體的元素物質也來自於原恆星雲團，而不是來源於某種宇宙意志、或靈魂附體。
最近的元素創生事例來自於一個雙中子星的合併事件，全世界電磁波段的望遠鏡觀測到中子星事件發出的電磁輻射，兩個引力波干涉儀天文臺接收到中子星事件發出的引力波，這是第一次由兩種觀測手段同時發現“中子星災難”的信號。在這次“全球採風”的中子星事件的觀測中，科學家發現了所謂的鑭系元素，包括鋱、釹、鏑，它們是製造手機零部件的稀有元素。就像科學家在鍀元素髮現的時代“你追我趕”一樣，目前世界上的核科學家在各個加速器實驗室“加班加點”的工作，他們期望找到對所有發現的核物理解釋。能夠改變人們對自然認識的發現不是每天都在發生，科學家在一生的發現之旅不一定遇見“發現之神”的光顧。但是，科學家的協同研究比過去的時代顯得更為有效，將他們發現的“零零碎碎”片段拼合起來，組成一幅物質元素形成的宏偉圖案，通過“集思廣益”的努力，他們正在完成一幅體現人類認知水平的“最後的拼圖”。
使用更新的望遠鏡，進行更為精確的天文觀測，持續的改進手段和認知的積累能夠幫助科學家揭示遙遠恆星的更多奧秘，除了天空觀測的手段，他們用最為先進的加速器來研究元素的形成過程，在加速器和在恆星內部形成的核反應遵循同樣的物理規律，在實驗室取得的研究成果必然加深我們對恆星核反應機制的理解。通過複雜和高速運算的計算機模擬，科學家將所有的觀測結果以參數約束的方式輸入模型，他們試圖用計算機圖像還原事件的過程，從中找到未知現象的線索，科學家所有的這些努力都將導致下一次的重要發現。
科普編譯：2018-5-31
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