臺北市立天文科學教育館

在宇宙初期誕生，僅含有氫、氦元素的第一代恆星是可怕的巨獸，它們可以增長到約太陽質量的300倍左右，並且在演化過程中產生第一批較重的元素，然後在生命結束時，將這些元素拋入星際空間，他們可說是今日宇宙中所有恆星與行星的種子。

除了氫、氦和少量其他輕元素外，在我們生活周遭與自然環境中所有的原子，都是在恆星演化末期生命結束時所產生。例如超新星爆發、中子星碰撞、高能宇宙射線粒子碰撞等，這些過程創造了自然界中最重的天然元素，例如鈾238。它們都是在超新星爆發或是中子星碰撞的極高溫環境中，經由r過程(r-process)，也就是捕獲快中子的核合成反應所產生。而近期的研究結果顯示，在第一代恆星的演化末期，藉由r過程的核合成反應，可以產生原子質量數超過260以上的重型元素。

圖說：在宇宙初期第一代恆星的演化過程中，會藉由捕捉大量快中子的r過程核合成反應，快速合成並產生原子質量數260以上的重元素，接著再藉由原子核衰變，產生自然界中的天然重元素。圖片來源：Phys.org。

天文學家觀測了銀河系中的42顆恆星，並研究其中重元素的含量比例，發現銀、銠等元素的含量比例，和單純藉由r過程的核反應所產生的比例並不相同。因此推測這些元素應該是由原子質量數超過260以上的重元素原子核衰變所產生。除了捕獲快中子的r過程核合成反應之外，還有富含中子的原子核擄獲質子的p過程，以及捕獲慢中子的s過程核合成反應。但是，前述的兩種核反應都無法快速大量地產生原子質量數超過260以上的重元素。只有在超大質量的第一代恆星中，藉由r過程才可能快速地形成這些元素，並逐漸衰變產生存在於自然界中的天然重元素。（編輯／蔡承穎）

資料來源：Phys.org。