氦元素以及氦的同位素依次出现。
其中氢的同位素——氘(一个质子、一个中子),在核反应链条上属于中间产物,大量的氘通过不同路径最终形成了氦(两个质子、两个中子)。
等到宇宙年龄到达3分钟的时候,几乎所有的中子都到了氦里面。因为宇宙诞生时,质子和中子的比例是7:1,所以这个时候,氢和氦的质量比例是为6:2,即3:1。
也就是说,这个时候的宇宙,75%是氢,25%是氦,它们的原子序数分别为1和2,原子量则分别为1和4。
再之后,核反应继续进行,在高温环境中,粒子不断碰撞,由小的粒子生成大的粒子,由原子序数低的粒子,生出原子序数高的粒子。不过因为物理原则的限制,宇宙中不存在原子量为5和8的稳定原子,原子量为6的稳定原子锂6,反应截面又很小,所以核反应继续生出的下一个离子,是锂的同位素——锂7。
在这核反应的过程中,宇宙因为急剧膨胀,体积变得越来越大,温度下降得也越来越快。等到核反应生产出少量锂7的时候,宇宙已经变得非常冷了,核合成几乎结束。
宇宙年龄1小时的时候,核合成完全停止,这时候的宇宙中物质构成,大约为75%的氢,25%的氦,和极为少量的锂7,就好像是一大团棉花糖般的气态星云。
这种状态,从宇宙年龄一小时,一直保持宇宙年龄10亿年左右。
宇宙年龄10亿年的时候,气态星云的某些位置,因为含有比较多的物质,在万有引力作用下,它会不断吸引周围的更多物质聚集。密度变得越来越高,最终当万有引力大于内部支撑力的时候,就产生了重力塌陷。
引力塌陷之后,一片区域的气态星云会分裂成越来越小的许多片段,每一个片段中,塌缩的的气体都会以热能的形式释放出重力势能。随着它的温度和压力的增加,这些片段会慢慢凝结成一个被称为原恒星的超热旋转气体,这时第一代恒星就这么形成了。
第一代恒星形成后,在核心的内部,因为具有高温的环境,核合成开始重启,原子序数和原子量更大的元素开始依次合成。
首先,是已经熟悉的氢元素通过聚变,核合成为氦元素。这一聚变过程中的能量,也用来对抗万有引力产生的引力塌陷,保证恒星的体积稳定。
当氢元素全部耗尽,聚变能量和万有引力的均衡状态被打破,恒星发生第二次引力,自身发生崩缩,从而使核心温度和压力大幅升高,到达氦聚变的条件,通过氦的聚变,核合成为碳、氧等。
等到氦耗尽,第三次引力塌陷又开始,恒星又一次坍缩,核心温度和压力进一步提升,碳、氧元素开始通过聚变,核合成为硅。
如果恒星质
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