2018-12-10 19:09:18 佚名

當家方知柴米貴

到鐵為止，那是大質量恆星的專利，像咱們太陽還沒有機會到鐵，到碳與氧就完事了。

那麼宇宙中金銀等重元素是如何來的呢？

鐵元素以上可以通過大質量恆星的核聚變生成。在宇宙大爆炸初期原初核合成階段，主要生成氫、氦、鋰（少量）較輕的原子核。而像鈹、硼、鋰等輕原子核可以通過宇宙射線引起的聚變反應合成。

而硼之後的元素則是由恆星及其恆星事件來合成。

諸如：低質量恆星如太陽，可以演化到白矮星階段，最終生成碳與氧構成的白矮星，當然如果恆星質量大一點，白矮星就會由氧、氖，鎂元素構成。

大質量恆星（一般指8倍以上太陽質量的恆星），則會進行超新星爆發，超新星爆發是重元素的加工廠，宇宙中暴烈的天文事件，可以生成金銀鉑汞鉛等等重元素。

（超新星爆發將會拋散出大量重元素。）

另外例如中子星的合併，黑洞的碰撞，中子星與黑洞的碰撞也會拋散出重元素。

所以，重元素的生成離不開高溫與高壓，像黃金，它在宇宙中的含量是很稀少的，這就是為什麼各個國家都以黃金來做儲備，而不用價錢更加昂貴的珠寶來做儲備的原因了。

個人淺見，歡迎評論！

本回答由一枚遊戲科幻迷原創，感謝點贊關注，我們一起科幻想象、暢遊宇宙！予人玫瑰，手有餘香！

一枚遊戲科幻迷

說出來你可能不信，我們常見的金、銀、銅等重金屬，都來源於超新星爆發！

鐵，以及鐵之前的元素，例如碳、氧、鈣等元素，都來源於恆星的核聚變，在這個過程中，原子序數低的元素會結合稱原子序數高的元素，同時產生能量。比如氫就可以結合成氦，同時產生能量。

但這個過程並不能一直持續下去，一旦元素的序數超過了鐵，核聚變就無法產生能量了。相反的，反而會吸收能量。一個反應如果吸收能量，只要沒有外界的能量輸入，那就是無法持續的。

所以鐵之後的元素都不是靠核聚變產生的，它們，靠的是超新星爆發。

超新星爆發的主要能量，通常來自於引力。恆星自身的核反應無法支撐自己的質量之後，就會開始坍縮。同時引力勢能轉化為巨大的熱能，引發超新星爆發。

在這個過程中，吸熱的核聚變得以發生，從而產生了我們今天熟悉的銅、金等重金屬。

章彥博

由於鐵的核聚變反應會消耗恆星的能量，引發恆星內部失衡，進而無法再繼續進行核聚變合成更重的元素。就目前已知的情況來看，超鐵元素的來源有兩種。

第一種是大質量恆星的超新星爆發。當鐵的核聚變引發恆星爆炸之後，將會產生相當多的自由中子。通過慢和快中子過程，鐵原子能夠俘獲自由中子，進而不斷合成出宇宙中自然存在的各種超鐵元素，從第27號元素鈷一直到第94號元素鈈。通過核聚變合成的重元素以及通過鐵原子俘獲中子合成的超鐵元素將會隨著超新爆發而釋放到太空中，併成為新的行星系統的原料，這為生命的出現提供了重要的基礎，組成地球生命的重元素都是來自太陽系形成之前的某顆超新星。

第二種是兩顆中子星的合併。根據去年發現的首例中子星引力波事件，中子星碰撞產生的碎片也會演變為重元素，比如金、鉑。

火星一號

如題目所言，鐵是恆星熱核聚變所能夠合成的最重元素，這當然是對於大質量恆星而言。像太陽這種質量的恆星，當生命終結時，只能從氫到氦，再聚變到碳為止，最終的碳核不會繼續聚變。但更大質量的恆星在氫氦燃燒殆盡時，還可以繼續燃燒碳核，產生更重的元素鈉，鎂等，一直到鐵元素。

而鐵的原子核的集合能是最大的，所以恆星聚變到鐵的階段，就不可能繼續燃燒了。這時就不再有核聚變反應的張力來對抗恆星巨大的引力，大質量恆星中心的鐵核就開始加速坍縮，劇烈的坍縮出現後，恆星外層的物質也會向內墜落，在這個時候就出現了超新星爆發。恆星的外殼會在超新星爆發中被拋射向宇宙，而中心的內核會以中子星或者黑洞的形式存在。

超新星大爆炸的極端高溫高壓狀態，就會合成出被鐵更重的元素，例如黃金等重金屬元素，從而拋向太空，這些超新星的各種拋射物可能成為新一代恆星系的原料，形成新的恆星系統就像我們現在的太陽，地球以及生命。

量子實驗室

恆星核聚變到鐵的原因，是因為鐵原子核裡質子之間、中子之間、以及質子和中子之間的結合能是所有原子核中最大的，也就是說比鐵原子核小的原子核，每增加一個質子或中子都是釋放能量的，聚變到鐵原子核之後，每增加一個質子或中子，都需要吸收能量。那麼想生成比鐵重的元素，也就是比鐵原子核重的原子核，就需要外界輸入大量能量。

之前認為這些重元素都來自於紅巨星和超新星爆發，實際上通過核物理計算發現，小質量恆星的紅巨星階段原子核俘獲中子是大部分碳和氮以及小部分較重原子核的來源（圖中綠色部分），而大質量恆星的超新星爆發階段的原子核俘獲中子是大部分較輕元素的來源（圖中黃色部分），剩下的部分來自白矮星爆發（圖中銀灰色部分）。

但核物理的計算同時發現，以上過程不會產生那些較重的放射性元素的原子核，宇宙中只有中子星合併這種罕見的高能事件才能生成這些原子核（圖中紫色部分）。由於中子星合併一直沒有直接的觀測結果，直到去年這還只是一個假說，但是去年夏天LIGO觀測到的引力波事件GW170817，直接證明了中子星合併事件的存在，為這個問題畫上了圓滿的句號。

九維空間

恆星核聚變確實是到鐵就結束了。

宇宙中的重元素比如金銀等，都是超新星爆發的時候產生的。

一些比較大的恆星，在演化的晚期，熱量已經不夠維持星體的引力，於是會朝內坍塌，在坍塌的過程中物質結構會炸裂。這個過程因為有巨大的引力勢能轉化為熱能，溫度也很高，所以發生了超新星爆發。這個爆發的瞬間就是會形成重金屬元素。

這是目前的主流觀點。

那麼，恆星超新星爆發以後的殘渣是什麼呢？答案是中子星。中子星就已經不是正常的物質了，那些原子全部被引力壓癟了。因此，你可以認為金銀等重金屬元素是中子星產生過程中的逃命者。這些逃命者保持著原子結構，只不過成為了重金屬原子。

當然了，不排除有別的物質機制可以產生重金屬元素。尤其是在宇宙早期的時候，溫度非常高，在這個大熔爐裡，也許也能產生出重金屬原子的原子核——當然這個情況很難發生，但也有小概率的。

瀟軒

答：比鐵重的原子，可以經歷超新星等其他方式生成。

原子平均核子質量中，鐵的平均核子質量是最低的。

意味著鐵-56是最穩定的原子：

（1）比鐵小的原子可以發生聚變，同時放出巨大的能量；

（2）比鐵大的原子，可以發生裂變，也會放出巨大的能量；

（3）但是鐵原子發生融合生成更重的原子時，就會吸收大量的能量；

恆星形成與演化理論指出，鐵原子的聚合反應需要60億度以上的高溫，而恆星內部最高也只有幾億度，所以恆星內部的溫度，不足以讓鐵原子發生聚合反應，恆星內部的核聚變到鐵為止。

但是，大質量恆星在演化末期，有可能發生超新星爆炸，超新星爆炸的瞬間，在內部形成數十億度的高溫，就能達到鐵原子聚變的條件，從而生成更重的元素。

有個說法：我們每個人身體中儲存的重元素，都來源於地球形成前的某次超新星爆炸。

另外，除了超新星爆炸外，中子星合併等等劇烈的天文事件，也有可能達到鐵原子聚變的條件。

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艾伯史密斯

首先要明白一點，核聚變發生有很重要的兩個前提，一是恆星內部溫度壓力足夠高，而是壓力也不能太高，不然整顆恆星就會快速向坍縮，也就是說，核聚變產生的向外推力需要與恆星本身產生向外萬有引力達到一種平衡！

這種嚴格的要求也說明了為什麼恆星有最小和最大質量員要求，質量太小就形成不了恆星，因為內部溫度壓力達不到，比如說木星。質量太大也不行，因為萬有引力太大，肯定會向內塌陷！

正是因為恆星的質量有限制，造成了核聚變並不能一直持續下去，通常情況下聚變到鐵元素就停止了。

而一旦沒有了核聚變，核聚變與萬有引力之間的平衡就被打破了，萬有引力就開始佔據主導地位，整顆恆星開始急劇向內塌陷，造成的結果是溫度壓力等極速上升，到了一個臨界值發生猛烈的爆炸，一顆超新星誕生了！

超新星爆炸瞬間產生的能量是超乎想象的，亮度極高，甚至能超過整個星系的亮度。同時，爆炸的瞬間由於溫度壓力非常高，鐵元素也不得不開始聚合在一起，最後形成了我們常見的重元素，隨著超新星的爆炸噴發到宇宙空間！

不過只有質量較大的恆星才會最終形成超新星，而向太陽這麼大小的恆星不會形成超新星，最後只能形成白矮星！超新星爆發的結果除了形成更重的元素，留下的內核就是中子星或者黑洞！

宇宙探索

氫氦鋰鈹硼，碳氮氧氟氖，鈉鎂鋁硅磷……”對於大多數人而言，化學“元素週期表”肯定不陌生。然而，宇宙中除了氫和氦之外，其他重元素是如何形成的卻還是一個未解之謎。

目前科學界普遍認為，一些重元素由氫與氦通過恆星內部核聚變反應產生。而恆星爆發成為超新星之後，又形成了另外一些重元素。然而，最近發表在《物理評論快報》上的一項新理論模型表明，微型黑洞從其內部毀滅中子星，可能也會製造出重元素，其中包括貴重的黃金。除此之外，對於重元素的來源還有一些其他推測。

重元素誕生於超新星爆發

大質量恆星核心核聚變產生了鐵及其之前的重元素之後，恆星會劇烈坍縮形成超新星爆發，恆星中的鐵元素在高溫高壓下，與自由中子、電子、質子等發生反應，產生鈾之前的所有重元素。

目前科學界主流觀點認為，在宇宙大爆炸之後的一段時期內，空間中充滿了氫和氦這樣最常見的輕元素，而宇宙中的一部分重元素來自於恆星內部的核聚變。

科學家指出，在極高的溫度和壓力下原子核外的電子可以擺脫原子核的束縛，使得兩個原子核能夠互相吸引而碰撞到一起，發生原子核聚合作用，生成新的質量更重的原子核。這就是所謂的核聚變。而鐵以前的重元素就都是在恆星的核心，靠核聚變產生的。

恆星誕生初期能量全部來源於氫聚變成氦。恆星對抗自身引力坍縮的能量來源就是聚變。當大質量的恆星上的氫燃燒完之後，會在自身引力作用下發生坍縮，這一過程會使得核心溫度和壓力大幅升高，然後達到發生氦聚變的條件，生成碳和氧。當氦逐漸消耗，恆星又開始坍縮，溫度和壓力進一步升高，碳、氧就聚變生成硅。然後同理，硅聚變生成鐵，由於鐵聚變產生的能量得不償失，於是聚變的鏈條到鐵就停止了。此時恆星最外到最裡層依次是氫、氦、碳、硅、鐵。

但恆星的演化到了這步並沒有完全停止。由於恆星的高溫不足以“烹調”出鐵以後的元素，如銅、鎳、鋅、鈾等。要想促使這些重元素的誕生，就需要一個更大的熔爐，即超新星爆發。

科學家指出，大質量恆星在產生鐵核心之後，由於聚變反應的停止，核心會發生劇烈的引力坍縮，形成超新星爆發，鐵元素會在極高的溫度和壓力下，與自由中子、自由電子、質子及其他原子核發生反應，產生出92號元素鈾之前的所有重元素，並隨著超新星爆發將它們擴散到宇宙空間中去。

兩顆中子星發生碰撞，一部分物質會被拋入太空，這些物質中富含中子，很多中子射向“種子核子”，這樣便會形成原子量越來越大的元素。

雖然大多數科學家認為，從鐵到鈾，自然界穩定存在的重元素中有約半數是大質量恆星在生命終結階段發生超新星爆發時生成的。但也有科學家給出了不同的可能性，他們指出，這些重元素的起源可能是一種更加狂暴而罕見的機制——密度超高的中子星之間發生的相撞。

中子星是恆星衰亡併發生超新星爆發之後殘留的遺骸，其密度極高。直徑數百公里的一顆中子星，質量可以和太陽一樣甚至更高。在地球上，如果你拿著一勺中子星物質，那麼這一勺子物質的重量將達到50億噸。

儘管絕大部分中子星都孑然一身，但也會有兩顆中子星組成雙星系統，它們可以在一起相互繞轉數十億年，但是在這一過程中會逐漸相互靠近，直到有一天，這兩顆中子星終於陷入毀滅性的相撞。

美國哈佛史密松天體物理中心的科學家艾多·貝格說，這時候兩顆中子星的絕大部分物質會發生進一步坍縮，形成黑洞，而另外一部分物質會被拋入太空。這些物質中富含中子，這樣便會形成原子量越來越大的元素。美國加州大學伯克利分校天體物理學家丹尼爾·卡森解釋說，你需要很多中子並將它們射向那些“種子核子”，才能合成那麼重的元素，比如金、鉛，或者鉑。這就像是汽車擋泥板上不斷累積的泥漿一樣。

科學家得出這一結論，緣於一次伽馬射線暴。這次伽馬射線暴距離地球約39億光年，雖然持續時間不到0.2秒，但其紅外線餘暉卻持續數天時間。科學家將觀測的結果與理論模型進行對比之後，得出結論認為這是大量重金屬元素形成之後產生的放射性輝光，而這些重元素是在一次中子星的撞擊事件中產生的。

卡森對這次碰撞做了粗略的估算，認為這次事件中約產生了相當於20倍地球質量的黃金。這一數量的黃金足以裝滿100萬億個油桶。而且這次撞擊事件中所產生的鉑金數量甚至比產生的黃金還多7倍。

此外，科學家還在一個矮星系——網罟座二號9個最亮的恆星中發現了7個包含許多重元素的恆星，這比任何矮星系上發現的都要多。科學家表示，這些恆星上的重元素比其他相似星系上觀察到的多了近100倍。而在一個矮星系上發現這麼多重元素證明了網罟座一定發生過比超新星爆發還要罕見的事件，比如中子星撞擊，因為大多數超新星爆發產生的重元素也遠遠達不到網罟座上那些重元素的驚人數量。

黑洞毀滅中子星成為重元素來源

原生黑洞從內部消耗中子星，使中子星收縮自轉變快，最終導致一些部分甩離本體，這些富含中子的分離部分，很可能就是重元素的來源。

還有研究人員猜測，宇宙中的重元素（如金、銀、鉑和鈾）可能是早期宇宙誕生時在黑洞的幫助下形成的。

在宇宙大爆炸時，其異乎尋常的力量會把一些物質擠壓得非常緊密，形成了“原生黑洞”。這種黑洞並不是由恆星坍縮而形成的。理論上，原生黑洞比普通黑洞更小，甚至小到肉眼無法看到。

在這項最新研究中，研究人員認為原生黑洞會與中子星發生碰撞，中子星幾乎完全是由中子構成，並且非常密集，原生黑洞將沉入中子星中心區域，從其內部吞噬它們。美國加州大學洛杉磯分校理論物理學家亞歷山大·庫先科認為，當這種情況發生時，黑洞會從內部不斷消耗掉中子星，這個過程可能會持續1萬年左右。之後，中子星隨著自身的收縮，自轉會變得越來越快，最終導致一些小的部分被甩離本體。而這些富含中子的分離部分，很可能就是重元素的來源。

然而，庫先科同時表示，中子星捕獲黑洞的可能性非常低，這種低概率與只有少量星系富含重元素的觀察結果一致。形成於宇宙早期的黑洞與中子星相撞產生重元素的理論也解釋了銀河系中心區域中子星數量稀少的問題。據瞭解，今年晚些時候，庫先科和同事們將與普林斯頓大學的科學家合作，對“中子星—黑洞”相互作用產生重元素的過程進行計算機模擬，並希望能通過將模擬結果與臨近星系中重元素的觀測結果進行比較，來判斷地球上存在的金、鉑和鈾是否來源於早期宇宙中的黑洞