Jądra pierwiastków cięższych powstały w wyniku syntez termojądrowych wewnątrz gwiazd, rozpoczynających się od zderzeń protonów (cykl p–p) i innych reakcji, przypominających okres pierwotnej nukleosyntezy.
300px
Powstanie jąder atomów o 4 ≤ Z ≤ 26 Rozpoczęcie syntez jąder pierwiastków cięższych od helu, zwanych w kosmologicznym żargonie „metalami”, poprzedzają długotrwałe procesy różnicowania się gęstości materii – powstawanie obłoków molekularnego wodoru, a następnie ich zapadanie grawitacyjne w kierunku centrum (zobacz: niestabilność Jeansa). Zależnie od masy zapadającego się obłoku w jego centrum powstawał brązowy karzeł (np. Gl229B, krążący wokół Gl229 w konsteacji Zająca) lub gwiazda o różnej wielkości. Z chwilą powstania pierwszych gwiazd (nazywanych gwiazdami III populacji) – rozpoczęcia termojądrowych syntez „metali” – skończyły się Wieki Ciemne, trwające ok. 500 mln lat. Gwiazdy tej najstarszej populacji obecnie nie istnieją. Najstarszą ze znanych gwiazd jest HE0107-5240 – gwiazda o najmniejszej metaliczności (mała, a więc długowieczna).