La nucleosintesi esplosiva è la creazione di elementi pesanti che avviene nel cuore di una supernova. Una supernova è un evento astronomico estremamente energetico in cui una stella supergigante esaurisce il suo combustibile nucleare e collassa sotto la sua stessa gravità. La materia in caduta rimbalza contro un nucleo superdenso, creando un’esplosione e un fronte d’urto che si allontana dal nucleo a velocità fino a 2000 km/s. Una supernova può eclissare la sua galassia ospite e sono stati osservati dagli astronomi fin dalla storia antica.
Le stelle ottengono la loro energia attraverso la fusione di nuclei atomici, principalmente idrogeno ed elio. Questo si chiama combustione di idrogeno ed elio. Nelle stelle molto massicce, la combustione di questi elementi crea una “cenere” di elementi sempre più pesanti – carbonio, neon, silicio, ferro e nichel – finché alla fine la quantità di energia necessaria per fondere i nuclei supera l’energia che rilascia, e la la reazione nucleare a catena è estinta. Ciò che rimane è un nucleo di ferro-nichel composto da circa 1.38 masse solari, che poi collassa rapidamente in una stella di neutroni o in un buco nero, causando una supernova dal rimbalzo. Un altro tipo di supernova, chiamato supernova di tipo Ia, si verifica in stelle meno massicce. Una supernova di tipo Ia si verifica quando una nana bianca carbonio-ossigeno supera la stessa soglia di massa solare di 1.38 e brucia tutto il suo contenuto in pochi secondi.
In entrambi i tipi di supernova, al centro si creano temperature dell’ordine di miliardi di gradi e diverse masse solari di materiale vengono espulse verso l’esterno al 3% della velocità della luce. Anche se fondere insieme nuclei di ferro e nichel è molto costoso in termini di energia, una supernova è più che sufficiente per avviare le reazioni necessarie. Ogni elemento più pesante del ferro sulla tavola periodica viene creato nelle esplosioni di supernova o è un prodotto di decadimento di quegli elementi.
La nucleosintesi di supernova è solo una categoria di nucleosintesi. Il tipo più tipico di nucleosintesi è la nucleosintesi stellare, principalmente del tipo a combustione di idrogeno ed elio menzionato prima. C’è anche la nucleosintesi del Big Bang, che si è verificata durante i primi tre minuti dell’esistenza dell’universo. Durante questo evento, il 24% degli atomi di idrogeno iniziali nel cosmo furono fusi in nuclei di elio. Attualmente, l’universo osservabile è composto da circa il 74% di idrogeno, il 24% di elio, l’1% di ossigeno e l’1% di altri elementi.