Priklausomai nuo tipo, žvaigždžių gyvenimo trukmė siekia nuo šimtų milijonų iki dešimčių milijardų metų. Paprastai kuo didesnė žvaigždė, tuo greičiau sunaudojama branduolinio kuro atsargos, todėl ilgiausiai gyvenančios žvaigždės yra vienos iš mažiausių. Ilgiausiai gyvenančios žvaigždės yra raudoni nykštukai; kai kurie gali būti beveik tokie pat seni kaip ir pati visata.
Raudonųjų nykštukų žvaigždės
Astronomai raudoną nykštuką apibrėžia kaip žvaigždę, kurios masė yra maždaug 0,08–0,5 karto didesnė už saulės masę ir susidaro daugiausia iš vandenilio dujų. Jų dydžiai ir masė yra labai maži, palyginti su kitų tipų žvaigždėmis; nors baltosios nykštukės, neutroninės žvaigždės ir kitos rūšys gali būti dar mažesnės, jų masė yra daug didesnė. Per įprastą jo gyvenimą raudonojo nykštuko paviršiaus temperatūra yra maždaug 2700 laipsnių Celsijaus (4900 laipsnių pagal Celsijų), pakankamai karšta, kad švytėtų raudona spalva. Dėl mažo dydžio jie labai lėtai degina vandenilio atsargas ir, kaip teigiama, gyvena nuo 20 iki 100 milijardų metų.
Šviesumas ir gyvenimo trukmė
Žvaigždės gyvenimo trukmė yra susijusi su jos spindesiu arba energijos išeiga per sekundę. Žvaigždės viso gyvenimo energija yra jos šviesa, padauginta iš jos gyvenimo. Nors didesnės žvaigždės gyvenimą pradeda didesne mase, jų šviesumas taip pat yra daug didesnis. Pavyzdžiui, saulė, kurios paviršiaus temperatūra yra 5600 laipsnių Celsijaus (10 000 laipsnių pagal Celsijų), yra geltonos spalvos. Aukštesnė jo temperatūra ir didesnis paviršiaus plotas reiškia, kad per sekundę spinduliuoja daugiau energijos nei raudonasis nykštukas; jo gyvavimo laikas taip pat trumpesnis. Astronomai mano, kad saulei, kuri nuolat švietė maždaug 5 milijardus metų, liko keli milijardai.
Branduolio sintezė
Priežastis, kodėl žvaigždės šviečia nuo milijonų iki milijardų metų, slypi procese, vadinamame branduolių sintezės procesais. Žvaigždės viduje didžiulės gravitacijos jėgos suspaudžia šerdies šviesos atomus, kol jie susijungia, kad susidarytų sunkesni elementai. Dauguma žvaigždžių sujungia vandenilio atomus, formuodami helį; kai žvaigždei baigiasi vandenilis, ji veikia kitomis reakcijomis, kurios gamina elementus iki geležies. Lydymosi reakcijos išskiria didelius energijos kiekius - iki 10 milijonų kartų daugiau, nei gaunama deginant chemikalus. Tačiau sintezės reakcijos įvyksta nedažnai, todėl žvaigždės kuras trunka labai ilgai.
Žvaigždžių gyvenimo ciklas
Daugumos žvaigždžių gyvenimas vyksta pagal nuspėjamą modelį; iš pradžių jie susidaro iš vandenilio kišenių ir kitų elementų tarpžvaigždinėje erdvėje. Jei yra pakankamai dujų, gravitacinės jėgos medžiagą paverčia maždaug rutulio formos, o vidus tampa tankesnis dėl išorinių sluoksnių spaudimo. Esant pakankamam slėgiui, vandenilis susilieja ir žvaigždė šviečia. Po milijonų iki milijardų metų žvaigždėje baigiasi vandenilis ir susilieja helis, po to seka kiti elementai. Galų gale žvaigždės kuras išsenka ir jis žlunga, o tai sukelia sprogimą, vadinamą nova arba supernova. Žvaigždės likučiai gali tapti balta nykštukė, neutronų žvaigždė ar juodoji skylė, priklausomai nuo žvaigždės pradinio dydžio. Laikui bėgant balti nykštukai ir neutroninės žvaigždės vėsta, tampa tamsiais objektais.