比起行星而言，恒星的质量通常大得惊人，我们也许以为恒星在自身巨大引力的压迫下会完全地塌缩，从一个“大球”变成一个“小球”，但是，恒星在漫长的生命周期中没有变成一个坍缩的黑洞，这是因为在恒星内发生的核聚变反应阻止了它在自身引力下发生的塌陷。恒星由千千亿、万万亿个原子组成，作为一个
球型的天体，它在圆周的所有方向发生收缩，原子在向内收缩的过程中发生彼此的碰撞，在恒星形成的初期，气体云的温度很低，原子之间在发生碰撞后会“弹来弹去”，不易粘连和聚合在一起，当恒星在自身引力作用下持续地压缩时，原子之间的碰撞越来越频繁，恒星中心区的温度上升得更快，原子的相互碰撞提升了温度，温度的提升加剧原子的碰撞，在高温高压的条件下，经过碰撞的原子获得了足够的相互融合的能量，原子核的相互融合被物理学家称之为核聚变反应。恒星内部的热核反应具有双重功效，第一，热核反应将核能转化为热能，释放的热量加热了恒星，热辐射的压力阻止恒星发生引力塌缩的趋向，热辐射力和引力的平衡为恒星在数十亿年的稳定提供物理机制的保障。第二，热核反应将轻元素转化为重元素，最开始从氢聚变成氦，然后缓慢地转化为我们能够观测到的鍀元素。在我们骨骼里的钙元素，在珠宝器物内的金元素也是通过恒星核合成方式产生的。不同的核反应过程对应不同的元素，在地面实验室研究原子核的聚变反应极为困难，这是60多年来科学家通过“恒星实验室”研究核聚变机制的原因，他们希望将驱动恒星演变的能量用于造福人类的目的，人造核聚变装置能够用于发电，核能源被认为是一种最清洁的能源，为了保护地球的生态环境和减少碳排放的数量，开发核能源是目前的最好选择。
今天的物理学家仍然在揭示物质元素的起源之谜，天文学家使用了观测元素信号的多种方式。随着越来越多不同年龄的恒星进入天文学家的视线，他们大致了解整个宇宙的元素形成，从宇宙大爆炸产生的简单元素到不同年龄恒星“锻造”的复杂元素。过去的10年，科学家在更多的观测成果中获得了一幅元素家族更为复杂的图像，观测证据显示了元素的创生比原先的预期更为宽阔。什么类型的恒星、什么样式的恒星爆发事件会带来什么样的物质元素？我们不是完全清楚其中的答案，不能回答的问题正是我们寻找的目标和方向。物理学家相信，所有的恒星爆发事件释放不同种类的元素，它们混合在汹涌翻滚的尘埃气体中，下一代的恒星和行星，其中包括我们的太阳和地球从不同元素构成的气体云中诞生。我们身体的元素物质也来自于原恒星云团，而不是来源于某种宇宙意志、或灵魂附体。
最近的元素创生事例来自于一个双中子星的合并事件，全世界电磁波段的望远镜观测到中子星事件发出的电磁辐射，两个引力波干涉仪天文台接收到中子星事件发出的引力波，这是第一次由两种观测手段同时发现“中子星灾难”的信号。在这次“全球采风”的中子星事件的观测中，科学家发现了所谓的镧系元素，包括铽、钕、镝，它们是制造手机零部件的稀有元素。就像科学家在鍀元素发现的时代“你追我赶”一样，目前世界上的核科学家在各个加速器实验室“加班加点”的工作，他们期望找到对所有发现的核物理解释。能够改变人们对自然认识的发现不是每天都在发生，科学家在一生的发现之旅不一定遇见“发现之神”的光顾。但是，科学家的协同研究比过去的时代显得更为有效，将他们发现的“零零碎碎”片段拼合起来，组成一幅物质元素形成的宏伟图案，通过“集思广益”的努力，他们正在完成一幅体现人类认知水平的“最后的拼图”。
使用更新的望远镜，进行更为精确的天文观测，持续的改进手段和认知的积累能够帮助科学家揭示遥远恒星的更多奥秘，除了天空观测的手段，他们用最为先进的加速器来研究元素的形成过程，在加速器和在恒星内部形成的核反应遵循同样的物理规律，在实验室取得的研究成果必然加深我们对恒星核反应机制的理解。通过复杂和高速运算的计算机模拟，科学家将所有的观测结果以参数约束的方式输入模型，他们试图用计算机图像还原事件的过程，从中找到未知现象的线索，科学家所有的这些努力都将导致下一次的重要发现。
科普编译：2018-5-31
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