A csillagok elsősorban hidrogén- és héliumgázokból állnak. Méretükben, fényességükben és hőmérsékletükben drámaian változnak, és évmilliárdokig élnek, több szakaszon átmenve. Saját napunk egy tipikus csillag, egy a százmilliárdok közül, amelyek a Tejútrendet szemetelik.
A csillag életciklusa számos jól körülhatárolható szakaszból áll.
Születés
A csillagok nagy galaktikus „óvodákban” születnek, amelyeket ködnek neveznek. Ez a latin szó felhőt jelent. A ködök sűrű por- és gázfelhők, amelyek csillagok százait idézhetik elő. A köd egyes régióiban a gáz és a por csomóként gyűlik össze.
Új csillag akkor keletkezik, amikor ezen csomók egyike annyi tömeget halmoz fel, hogy a saját gravitációjának hatására összeomlik. A kondenzációs felhő megnövekedett sűrűsége miatt a hőmérséklete jelentősen megemelkedik. Végül a hőmérséklet olyan magasra emelkedik, hogy a magfúzió bekövetkezik, és egy „csecsemő” csillagot képez, amelyet protosztárnak neveznek.
Fő szekvencia csillagok
Miután egy protosztár elegendő tömeget gyűjtött a környező gáz- és porfelhőkből, fő szekvencia-csillag lesz. A fő szekvencia csillagok összeolvasztják a hidrogénatomokat, így héliumot hoznak létre a magfúzió néven ismert folyamatban. A csillagok ebben a szakaszban évmilliárdokig létezhetnek. Napunk jelenleg a fő sorrendben van.
A csillag fényessége nagymértékben függ a tömegétől. Minél masszívabb egy fő szekvencia csillag, annál nagyobb fényességet mutat. A fő szekvencia csillag színe jelzi a csillag hőmérsékletét. A forróbb csillagok kékek vagy fehérek, a hűvösebbek pedig pirosak vagy narancssárgák lesznek. A csillag tömege szintén befolyásolja élettartamát. Minél nagyobb egy csillag tömege, annál rövidebb lesz az élettartama.
Vörös óriások
Több milliárd évig tartó égés után a fő szekvencia csillag végül kimeríti az üzemanyag-készletét, mivel hidrogénjének többsége magfúzióval héliummá alakul. A csillag életciklusának ezen a pontján a héliumfelesleg a csillag hőmérsékletének növekedését okozza. Amikor ez bekövetkezik, a csillag kitágul és vörös óriássá válik.
A vörös óriások élénkpiros színűek. Ezek nagyobbak és sokkal világosabbak, mint a fő szekvencia csillagok. Amint a vörös óriás magja a gravitációs erő hatására folyamatosan összeomlik, elég sűrűvé válik ahhoz, hogy fennmaradó héliumkészletét szénné alakítsa. Ez körülbelül 100 millió éves periódus alatt történik, amíg el nem érkezik a csillag halálának ideje. Ahogy a tömeg diktálja a csillag fényességét, ez határozza meg a csillag halálának módját is.
Fehér törpék
Az alacsonyabb tömegű fő szekvencia csillagok végül fehér törpévé válnak. Miután egy vörös óriás égette át héliumkészletét, a csillag tömegét veszti. A fennmaradó szénmag továbbra is hűlni fog és csökken a fényessége több milliárd év alatt, amíg fehér törpévé nem válik.
Végül a fehér törpe csillag megszűnik teljesen energiát termelni, és elsötétül, hogy fekete törpévé váljon. A fehér törpe csillagok kisebbek, sűrűbbek és kevésbé világítanak, mint a vörös óriáscsillagok. A fehér törpecsillagok sűrűsége olyan nagy, hogy a fehér törpe anyagból egy kanál súlya több tonna lenne.
Szupernóvák
A nagyobb tömegű fő szekvencia csillagok drámai és erőszakos robbanásokban halnak meg, amelyeket szupernóváknak hívnak. Miután ezek a csillagok héliumkészletük révén megégtek, a megmaradt szénmag végül vasakká alakul. Ez a vasmag ezután a saját súlya alatt összeomlik, amíg el nem éri azt a pontot, ahol az anyag kezd visszaverődni a felszínéről.
Amikor ez megtörténik, hatalmas robbanás következik be, amely ragyogó fényvillanást generál, amely időnként megegyezhet egy teljes csillaggalaxis fényességével. Egyes szupernóva-robbanások során a protonok és az elektronok neutronokká alakulnak. Ez viszont rendkívül sűrű, neutroncsillagoknak nevezett csillagok kialakulásához vezet.