為什麼恆星中不存在比鐵重的元素？

為什麼恆星中不存在比鐵重的元素，恆星為什麼一開始產生鐵元素就進入死亡期？

---

補充一下。

事實上，恆星並不是產生鐵元素就進入死亡期，這個問題要根據恆星的不同而做不同的解答。

如果恆星的質量小於0.08個太陽，那麼，這樣的恆星因為太輕，對中心的壓力不夠，是不會產生核聚變的，最終它將在慢慢冷卻後，於氫元素階段就死亡，成為褐矮星。

如果恆星的質量在0.08個太陽到8個太陽之間，那麼，恆星會先慢慢收縮，中心達到核聚變的條件，於是氫變成氦（原子序號2），由於質量大，變成氦之後還會繼續往中間收縮，於是氦又聚變成碳（原子序號6），碳又聚變成氧（原子序號8），然後死亡於氧元素階段，外層脫落成為行星狀星雲，中心變成白矮星（質子和電子緊密擠在一起）。

這是我們太陽的結局。注意，只會產生氦、碳、氧三種元素。

如果恆星的質量在8個太陽以上，那麼當恆星的中心變成氧之後，由於質量大，對中心的壓力高，於是氧繼續聚變成氖（原子序號10）、鎂（原子序號12），又聚變成硅（原子序號14）、硫（原子序號16）、鈣（原子序號20），又聚變成鐵（原子序號26）。

同樣要注意，只會產生這6種元素，核聚變不是什麼都會生成的。

宇宙中天然的核聚變下，只會產生這9種元素。

在大多數的質量都變成鐵之後，所產生的壓力已經非常大，此時中心部分的電子被壓進原子核中，與質子結合，變成中子，使得核心部位變成全部中子，由於中子非常緊密，因此外層的鐵原子來到中子表層就被擋住，象皮球撞地一樣被反彈出去，這種反彈會形成對外的衝擊波，在恆星內部壓強大、溫度高的情況下，衝擊波會在中子層外面附近生成極少量的鈷（原子序號27）、鎳（原子序號28），以及更為少量的銅（原子序號29）、鋅（原子序號30）。

鋅是所有恆星在聚變反應下所能達到的最高序號的元素。不過，由於鈷、鎳、銅、鋅都是極少量，而且也不是一定會生成，因此，在一般的科普文章中，以及簡單的天文、物理入門教材中，就都通俗地說，到了鐵元素，恆星就死亡了。

因為鐵元素被中子層所擋，因此不可能進入核心，所以恆星就一定會死亡。雖然在物理上，鐵元素確實是前面@陶冶、@山醒所講的平均核子質量最輕的元素，如果要再聚變，需要反而從外界吸收能量，但由於有中子層所擋，因此在天文恆星上，不管該恆星能夠在核心提供多少能量，都沒辦法讓鐵繼續反應，因為鐵到不了核心。

這時候，鐵被中子層反射的衝擊波，如果在中微子的作用下得到放大，會在向外面衝擊的時候，變成恆星外層的大爆炸，把恆星外層炸掉，只留下核心的中子星。如果恆星質量超過太陽的25倍，還會形成黑洞（當然，那些跟中子簡併壓有關，是物理問題，不是天文問題了）。

在衝擊波向外傳播的過程中，不管有沒有導致最終爆炸，都會因為對外層（鐵層之外是硅、硫、鈣層，更外面是氖、鎂層、氧層等）的衝擊，而在外層生成除了上面9種元素外的，原子序號小於鐵的少量其他16種元素。

如果發生了大爆炸，則會產生極少量的原子序號大於鐵的其他各種元素。這些元素在爆炸中被拋離，形成星雲，並在以後的合適條件下，形成第二代恆星。我們的太陽就是這樣一個第二代（甚至或許更多代）的恆星，因此太陽中有各種元素。

---

這個問題完全是錯誤的。

1.太陽形成初期就有重元素

不能說恆星中不存在比鐵重的元素。實際上，很多恆星中都存在很多相當重的元素，比如鉑、鈾等等。基本上你能在地球上發現的元素，都沒什麼奇怪的，太陽上都有。

http://periodictable.com/Properties/A/SolarAbundance.html

這個鏈接里可以看到具體的情況。

太陽是星族I的恆星，這是說太陽所在的這個環境過去曾經有過一顆恆星（星族II）。星族II的恆星所含的元素成分非常少，在演化和死亡的過程中製造了大量的重元素。這些重元素以塵埃的形式留在原地。之後重新形成了一個新的太陽系，所以太陽和地球在一開始就具有了大量的重元素。我們能在地球上發現金銀銅鉑這些貴重金屬，就是因為形成地球的環境中存在這樣元素的塵埃。所以今天的白金戒指的存在要感謝太陽的前世。這些金屬同樣也存在於太陽中了。

星族I恆星普遍存在於銀河系的盤上，是銀河系恆星的主體組成部分。

2. 恆星演化過程中可以製造比鐵重的元素

宇宙中的元素的形成只能通過核合成。核合成分兩種：恆星中的核合成、爆炸中的核合成。前者是恆星演化過程中的，後者又包括兩種，分別是宇宙大爆炸和恆星死亡的爆發。

恆星中的核合成有一種s過程（slow 過程），即慢速的中子捕獲過程，可以形成比鐵重的元素。s過程創造了一半比鐵重的元素。s過程發生在恆星演化的晚期，也就是漸近巨星分支，不是一種常規的主序恆星的演化過程，但也不能算恆星死亡。

3.問題中所指的是恆星死亡爆發的元素合成

這個過程類似於s過程，但是反應速度極快，所以叫r過程（rapid過程）。r過程產生的重元素很多，但絕不能說是全部。

---

如果題主問的是：為什麼聚變為什麼到了鐵這個元素為止， 為什麼是鐵，為什麼鐵這麼特殊，以下這張關於Binding Energy Per Nucleon(每個核子的結合能--- 可以看出質子和中子結合在一起的穩定程度）可能會有所幫助

我們可以看到鐵的結合能已經到達了這個曲線的頂點，說明鐵的原子核裡面質子和中子在一起非常穩定，而要把它們拆開需要非常高的能量。但較小的原子慢慢聚變到鐵的時候是釋放熱量（因為變得更穩定，多餘的能量被釋放），而要從鐵聚變到更高的元素的時候，是要吸熱的（因為拆分鐵的原子核比形成新的原子核需要更多的能量）。所以到鐵為止

---

應該說鐵原子核中的單位核子質量最小，根據愛因斯坦質能關係：E=MC^2，鐵原子核的質能最低，再根據哈密頓原理，能量最低的物質狀態最穩定，也就意味著鐵除非有外來能量的參與，它不會通過核反應變成其他元素。對星球來說就意味著死亡

---

核反應中的能量都是在遵循質量數守恆的前提下消耗質量而得到的，而鐵原子中的核子是消耗的極限，即它不能再消耗質量降低自己的質量，因而核反應最多能到鐵。人類的核聚變是從比鐵核子輕的原子序號小於鐵的聚變到鐵的核子，核裂變是比鐵的核子輕的原子序號大於鐵的裂變到鐵的核子。

大爆炸開始，只有氫和氦，那麼按照上段說法，如何得到原子序號大於鐵的原子呢？超新星爆發的強力加能量。這就是能量轉為質量啊！

---

當恆星質量處於太陽的1.4~3.5倍時，由於恆星的氫尚未耗盡就已經開始了氦燃燒階段，會不穩定而猛烈爆炸，在地球上被看做是超新星。它能大量地發生許多類型的核反應，如(γ,α)、(γ,p)、(γ,n)、(α,n)、(p,γ)等，大量核素相互轉化，並在各種核、自由質子、中子之間快速組建統計平衡，而處於核結合能曲線的峰值部位，所以丰度較高。這個過程稱為e-過程。而且當這樣的恆星發生中子俘獲的s-過程和r-過程時，鐵就往往作為種核進行反應。可是當該恆星爆炸之後，鐵元素就變成爆炸產生的物質飛出。

當質量處於太陽的1.4倍還要小的時候除了C-N-O的氦燃燒外，還存在α-過程。恆星將變為白矮星，在其內部溫度升高到K左右，γ射線的能量升高到足以引發吸熱反應，放出的氦核能透過氖核的庫倫勢壘，引發強烈的放熱核反應，生成，並且進一步發生等反應，得到等。但是由於鈦的同位素對電子俘獲而言不穩定，因此（帶*表示不穩定）：

於是乎α-過程就會停止在，不會反應生成鐵元素。

@張東陽 的話：「由於各種原因，通過熔化超出鐵的元素來吸取能量是極其困難的，包括核子中質子相互排斥和缺乏結合能。」

但是根據數據：

按那個理由，為何不繼續反應？

---

5個粒子和8個粒子以前的非常輕的元素的確是大爆炸產生的。今天，作為物理學的發現結果，我們知道大爆炸確實產生了大多數的我們在自然界看到的氦，氦3、氦4和氦7。鐵以前的重元素是在恆星的核心產生的，　但是，即便是恆星的高溫也不足以「烹調」超出鐵的元素，如銅、鎳、鋅、鈾等。（由於各種原因，通過熔化超出鐵的元素來吸取能量是極其困難的，包括核子中質子相互排斥和缺乏結合能。）對於這些重元素，需要一個更大的熔爐，即大質量星星或超新星的爆炸。當巨星劇烈地崩潰時，在它最終死亡的劇痛中可以得到幾億度的高溫，就有足夠的能量「烹飪」超出鐵的元素。這意味著超出鐵的元素只能從爆炸星星或超新星的大氣中拋出來。

---

應為鐵元素是平均核子質量『最輕』的元素 其裂變或者衰變都不能產生質量損失，沒有核反應產生能量當然恆星就快要死亡了。。。

---

簡單來說，核聚變只能產生最多到元素鐵就到頭了。周期表中比鐵後面的元素都是在超新星爆炸這種條件中產生的。至少我是這麼聽說的。

---

前面的幾位 答非所問吧 鐵原子可以聚變 但是鐵原子聚變不會再產生能量 而是吸收能量 所以恆星在產生大量鐵原子之後不再有足夠的能量去繼續讓鐵原子聚變 所以恆星就進入死亡期了

---

恆星內核在演化過程中在不斷進行核聚變。從H開始原子序數逐漸增大的核聚變無時無刻不在發生，但是聚變時間依次變短。

根據此圖，聚變過程的產物最多只能到鐵。

---

推薦閱讀：