Ydinsynteesi
Ydinsynteesi eli nukleosynteesi on tapahtuma, jossa uusi atomiydin muodostuu olemassa olevista vapaista nukleoneista eli protoneista ja neutroneista. Ensimmäiset nukleonit syntyivät alkuräjähdyksessä gluonien avulla, kun maailmankaikkeuden lämpötila oli laskenut alle kymmenen miljoonan celsiusasteen lämpötilaan. Suurin osa nukleosynteeseistä tapahtuu tähdissä, jotka ovat tuottaneet ja tuottavat edelleen kaikki heliumia raskaammat alkuaineet.
Tähti
Luhistuvan ytimen tiheydeksi saattaa kasvaa sekunnissa lähes 10 g/cm. Kohonnut lämpötila tuhoaa rautaytimet alkutekijöihinsä protoneiksi ja neutroneiksi. Myös vapaat elektronit ja protonit yhdistyvät tuottaen neutroneja ja neutriinoja. Luhistuva neutroniydin saavuttaessa maksimitiheytensä, jolloin se usein ponnahtaa takaisin aiheuttaen suunnattoman shokkiaallon. Tähti päättää kehityksensä räjähtämällä valtavana supernovana, jossa tähden uloimmat osat sinkoutuvat avaruuteen. Räjähdys levittää tähden aiemmin tuottamia alkuaineita avaruuteen, ja itse räjähdyksessä syntyy myös rautaa raskaampia alkuaineita, kuten hopeaa, kultaa ja uraania. Tähden massasta riippuen se saattaa tuhoutua räjähdyksessä kokonaan tai luhistua, kunnes jäänteeksi jää äärimmäisen tiheä neutronitähti, tähden neutroneista koostuva ydin. Äärimmäisen massiivisten tähtien luhistumisprosessi supernovan aikana ei välttämättä pääty ollenkaan painovoiman yliotteen takia, ja ne romahtavat mustiksi aukoiksi, kappaleiksi, joista edes valo ei pysty pakenemaan.