氢、氦、锂之后，恆星核合成就一直持续地创造重元素。这原本是一个高度预测的理论，但经由观测到的元素丰度和计算的基础上，已经有了良好的协定。它解释了宇宙中元素的丰度为何会随着时间而增长，以及为什么某些元素及其同位素会比其它的元素更丰富。这个理论最初是由弗雷德·霍伊尔在1946年提出，然后在1954年精炼。进一步的发展，特别是对重元素中比铁重的元素经由中子捕获的核合成，在霍伊尔和伯比奇夫妇（杰佛瑞·伯比奇和玛格丽特·伯比奇）、威廉·福勒四人于1957年提出了着名的元素合成理论（即着名的BFH论文），成为天文物理学