宇宙中,恒星形成率达到巅峰的时候,质量最大的恒星的演化速度最快,并释放出富含几乎所有天然元素(从碳到铀)原子核的气流。
在过去的30亿年里,整个宇宙看上去似乎没有发生太大变化,然而构成宇宙的星系却发生了剧变。原星系不断融合成新星系,恒星大规模产生,宇宙一片混乱。此时星系还未达到之后的平衡状态,十分不稳定。
星系频繁碰撞,恒星的形成活动因此达到巅峰状态。由氢和氦构成的神秘的星族Ⅲ很快被含有少量“金属”(天文学意义上的金属)的恒星取代,但是它们的演化过程与星族Ⅰ中较年轻的恒星的演化过程类似。超过太阳质量几倍的大质量恒星在不到10亿年的时间内迅速到达演化末期,并向星际介质中抛射大量富含原子核的气体,这些原子核不久前在恒星“燃烧炉”中合成。此外,超新星爆发也会产生不同元素的原子核,这一现象宣告了超大质量恒星和一些双星系统中的恒星的消亡。
恒星“燃烧炉”中形成的富含金属元素的气体和星系际介质中不含金属元素的气体逐渐在宇宙中达到平衡。恒星形成率降低,21世纪测量时,元素的相对含量(按质量计算)稳定在了以下数值:氢占74%,氦占24%,其他元素占2%,其中氧含量最高,其次是碳、氖和铁。
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水杯里装有整个宇宙!事实上,水分子由两个氢原子和一个氧原子组成:氢原子的原子核形成于宇宙大爆炸后百万分之一秒,夸克-胶子等离子体的温度骤降时;而氧是恒星核合成的最多的元素。