Ovisno o vrsti, zvijezde imaju životni vijek koji traje od stotina milijuna do desetaka milijardi godina. Općenito, što je zvijezda veća, brže troši opskrbu nuklearnim gorivom, tako da su najdugovječnije zvijezde među najmanjima. Zvijezde s najdužim životnim vijekom su crveni patuljci; neki su možda stari gotovo koliko i sam svemir.
Crvene patuljaste zvijezde
Astronomi crvenog patuljka definiraju kao zvijezdu koja ima između 0,08 i 0,5 puta veću masu od sunca i nastala je uglavnom od plinovitog vodika. Njihove su veličine i mase vrlo male u usporedbi s drugim vrstama zvijezda; iako su bijeli patuljci, neutronske zvijezde i druge vrste možda i manje, imaju puno veće mase. Tijekom svog normalnog života, površinska temperatura crvenog patuljka je otprilike 2.700 Celzijevih stupnjeva (4.900 stupnjeva Fahrenheita), dovoljno vruća da svijetli crvenom bojom. Zbog svoje male veličine, oni vrlo sporo izgaraju opskrbu vodikom i pretpostavlja se da žive od 20 milijardi do više od 100 milijardi godina.
Svjetlost i vijek trajanja
Životni vijek zvijezde povezan je s njezinom sjajnošću ili izlaznom energijom u sekundi. Ukupni životni vijek zvijezde je njezin sjaj pomnožen s vijekom trajanja. Iako veće zvijezde započinju život s većom masom, njihova je sjajnost također puno veća. Primjerice, sunce, koje ima površinsku temperaturu od 5.600 stupnjeva Celzijevih (10.000 stupnjeva Fahrenheita), ima žutu boju. Njegova viša temperatura i veća površina znači da zrači više energije u sekundi od crvenog patuljka; njegov je životni vijek također kraći. Astronomi vjeruju da je suncu, koje neprestano svijetli oko 5 milijardi godina, preostalo nekoliko milijardi.
Nuklearna fuzija
Razlog zašto zvijezde zasjaju milijune do milijarde godina leži u procesu koji se naziva nuklearna fuzija. Unutar zvijezde ogromne gravitacijske sile komprimiraju atome svjetlosti u jezgri dok se ne stope i čine teže elemente. Većina zvijezda stapa atome vodika, stvarajući helij; kad zvijezdi ponestane vodika, radi na drugim reakcijama koje proizvode elemente do željeza. Fuzijske reakcije oslobađaju velike količine energije - i do 10 milijuna puta više od one proizvedene kemijskim izgaranjem. Reakcije fuzije događaju se, međutim, rijetko, pa gorivo zvijezde traje vrlo dugo.
Životni ciklus zvijezda
Život većine zvijezda slijedi predvidljiv obrazac; u početku nastaju iz džepova vodika i drugih elemenata u međuzvjezdanom prostoru. Ako je prisutno dovoljno plina, gravitacijske sile izvlače materijal u približno sferni oblik, a unutrašnjost postaje gušća zbog pritiska vanjskih slojeva. Uz dovoljan pritisak, vodik se stapa i zvijezda sja. Milijune do milijarde godina kasnije, zvijezda ostaje bez vodika i stapa helij, praćen ostalim elementima. Na kraju se gorivo zvijezde iscrpi i ona se urušava, što dovodi do eksplozije nazvane nova ili supernova. Ostaci zvijezde mogu postati bijeli patuljak, neutronska zvijezda ili crna rupa, ovisno o izvornoj veličini zvijezde. S vremenom se bijeli patuljci i neutronske zvijezde ohlade postajući tamni predmeti.
