Untuk memahami mengapa ada begitu banyak unsur dan untuk menjelaskan pola kelimpahan masing-masing unsur, kita harus memeriksa secara singkat teori yang paling banyak diterima tentang asal usul Alam Semesta. Ini adalah teori “big bang” , yaitu ledakan besar, yang mengasumsikan bahwa alam semesta dimulai pada satu titik. Sekitar satu detik setelah alam semesta mulai ada, suhu akan turun menjadi sekitar 1010 K, di mana proton dan neutron bisa ada. Selama tiga menit berikutnya, inti hidrogen 1, hidrogen 2, helium 3, helium 4, berilium 7, dan litium 7 terbentuk (angka yang mengikuti nama unsur mengacu pada nomor massa, yaitu jumlah dari proton dan neutron dari isotop itu). Setelah tiga menit pertama itu, Alam Semesta akan mengembang dan mendingin ke titik di mana reaksi fusi nuklir tidak bisa lagi terjadi. Pada titik ini, seperti yang terjadi hari ini, sebagian besar alam semesta terdiri dari hidrogen 1 dan sedikit helium 4.
Berdasarkan efek gravitasi, atom terkonsentrasi dalam volume kecil ruang; sebenarnya, kompresinya cukup kuat untuk menyebabkan reaksi nuklir eksotermis. Kami menyebutnya volume bintang ruang angkasa. Di dalamnya, inti hidrogen melebur untuk menghasilkan lebih banyak inti helium 4. Sekitar 10 persen helium yang ada di alam semesta saat ini berasal dari fusi hidrogen di dalam bintang-bintang. Seiring bertambahnya usia bintang yang lebih besar, akumulasi helium-4 dan keruntuhan gravitasi lebih lanjut menyebabkan inti helium bergabung membentuk berilium-8, karbon-12, dan oksigen 16. Pada saat yang sama, inti helium-3 yang rapuh dihancurkan. 7 dan litium 7. Di sebagian besar bintang, oksigen 16 dan jumlah menit neon 20 adalah unsur terbesar yang dihasilkan, yaitu dengan nomor atom tertinggi. Namun, suhu bintang bermassa sangat besar meningkat hingga maksimum 109 K, dan kerapatannya meningkat menjadi sekitar 106 g.cm-3. Di bawah kondisi ini, tolakan yang sangat besar antara muatan positif yang tinggi dari inti karbon dan oksigen dapat diatasi, situasi yang menimbulkan pembentukan semua unsur, hingga besi. Namun, bagaimanapun, besi adalah batasnya karena, di luar itu, sintesis ( fusi ) bersifat endotermik, bukan eksotermik.
Ketika unsur-unsur bermassa lebih besar telah terakumulasi di inti bintang dan energi yang berasal dari sintesis nuklir tidak lagi mengimbangi gaya gravitasi yang sangat besar, keruntuhan bencana terjadi. Ini dapat terjadi hanya dalam beberapa detik. Selama waktu singkat ledakan berlangsung, yang kita lihat sebagai supernova, ada cukup energi untuk pembentukan inti atom besar (lebih dari 26 proton) dalam reaksi nuklir endotermik. Semua unsur supernova yang terjadi pada hari-hari awal alam semesta telah tersebar di mana-mana. Ini adalah unsur yang membentuk tata surya kita dan, memang, diri kita sendiri.