根據科學家們長期對宇宙起源特別是恆星發展演化的研究，逐漸發現所有宇宙天體元素構成的相似性，即使是地球和太陽，這兩個無論是質量和形狀，還是內部核變情況都完全不同的星體，它們在元素組成上也幾乎一模一樣，不同的是丰度差異較大而已。而透過對宇宙元素迴圈的研究中，人們越來越有共同的認識，那就是大爆炸的統一起源、恆星的加工以及超新星爆發的推進。宇宙星體中比鐵還要重的元素，是透過恆星的物質積累，最後透過超新星爆發或者中子星合併等這樣的極端事件催生出來的。

138。2億年的宇宙大爆炸，在1個普朗克時間（10^-43秒）就“炸”出來與現有宇宙尺度差不多的空間，同時釋放出無窮的能量，夸克和輕子此時已經出現。此後隨著宇宙整體溫度的降低，微觀粒子開始組合形成自由原子和自由電子，共同構成等離子體宇宙，這個時候由正負粒子湮滅釋放的光子，反覆地與等離子體碰撞，不但阻止了原子核的生成，而且在反覆地吸收和釋放過程中，光子也無法逃脫這個等離子體環境。直至大爆炸38萬年之後，隨著溫度的進一步下降，自由原子和電子開始組合形成原子核，而只有1個質子的氫原子以及擁有2個質子、2箇中子的氦原子結構最為簡單，因此宇宙中所形成的第一批元素，氫佔據了70%以上、氦佔據了29%左右，這些元素成為了後來宇宙所有星體最初的物質來源。

這些原始星雲物質在形成以後的億萬年時間裡，並非一成不變、四處流浪，而是在引力擾動的情況下，愈發變得有規律起來。從一開始的慢慢聚攏，形成若干星際物質分佈較為集中的核心區域，再發展為以這些核心為中心，在質量密度更大的情況下所提供的引力更強，吸引著周圍更多的星際物質加入進來，星際物質向核心坍縮的過程中，一方面其具有的引力勢能一部分轉化為內能，另一方面星際物質的不斷碰撞、摩擦和擠壓，也使得核心區域的溫度和壓力逐漸提升，最後在量子隧穿效應的作用下，在較低的溫度（1000萬攝氏度）即激活了溫和的氫核聚變反應，宇宙中第一批恆星就此誕生。

恆星內部核聚變的程度，由其最初所吸聚的物質多少直接相關，也就是吸聚物質越多，一般情況下其核心的溫度和壓力就會越大，那麼其核聚變最終產物的原子序數也越高，向外釋放的能量也就越高，核聚變程度就劇烈，恆星的壽命相應就越短。通常情況下，質量介於0。08到0。8倍太陽質量的恆星，核心只能透過核聚變形成氦。而像太陽級別的恆星，其最終的核聚變產物可以堅持到碳和氧；而原始質量達到太陽10倍的恆星，其核心的聚變產物可以一直進行到最後，即生成鐵元素為止。

由於鐵的比結合能在所有元素中是最高的，即原子的結合能與核子數量的比值最高，這就意味著鐵原子的穩定性最強，由鐵元素以下的元素，如果透過核聚變生成鐵之後，由於其比結合能最高的原因，那麼要激發鐵的核聚變，所需要輸入的能量就要超過釋放的能量，那麼恆星的能量輸入輸出關係就會被打破，恆星就會沒有了穩定的能量輸入來源而使核聚變嘎然而止，這也是為什麼恆星的核聚變產物只能到鐵元素的原因，一旦恆星核心聚變中產生了鐵，這就在一定程度上代表著恆星已經進入了生命的尾聲。

雖然恆星不能直接透過核聚變形成比鐵元素還要重的元素，但是別忘了，只要在特定的環境之下，給這些最終形成的鐵元素再輸入更高的能量，就有可能使它們在這種新的環境中形成更重的元素，放眼下去，那些可以提供非常高能量，也就是非常高溫度的宇宙環境，可以孕育出這種機遇。其中最讓大家印象深刻的就是超新星爆發，這種來源於大質量恆星生命末期最絢爛的“綻放”，為宇宙中的重元素形成創造了一個巨大的“溫床”。

大質量恆星在生命末期，隨著核心聚變的鐵越來越多，核聚變的強度也越來越小，向外產生的輻射壓逐漸降低，外層物質在重力作用下發生的坍縮作用日益顯著，而外層物質在坍縮過程中，一方面推動“路過”區域的溫度明顯提升，從而在恆星的區域性重啟了失控的劇烈核聚變，使很多恆星組成物質被輻射壓帶離恆星表面。另一方面當外層物質坍縮至鐵核區域時，就會產生激烈的反彈激波，將恆星中外層大量組成物質拋灑出去。在以上兩種作用下，發生了壯觀的超新星爆發，剩餘的核心根據殘餘質量多少，相應繼續坍縮成為中子星或者黑洞。

在超新星爆發過程中，釋放出非常宏大的能量，溫度可以達到幾千億攝氏度，在這種高溫環境下，被拋灑出的恆星組成物質（包括一部分鐵元素），將透過快中子俘獲過程，在極短的時間內形成眾多更重的元素，其中鐵元素與快中子的結合就能夠形成許多比鐵元素原子序數還要大的“超重元素”。

另外，在兩個中子星合併的過程中，也會在極短的時間內釋放巨大的能量，同樣能夠推動重元素的產生，比如天文學家近年來透過觀測研究，發現中子星合併時產生的鍶、金等超重金屬的痕跡。