ستارگان اجرامی آسمانی هستند که دارای منبع انرژی به سه صورت انرژی گرانشی حرارتی و هسته‌ای بوده و این انرژی را با تابش خود بصورت امواج الکترومغناطیسی آزاد می کنند. ستارگان هم مانند موجودات زنده متولد می‌شوند، زندگی می‌کنند و سپس هنگامی که انبار بزرگ سوخت هسته ای آنان به پایان برسد ، می‌میرند. ولی طول زندگی آنها بسیار طولانی است.
مرحلۀ آغازین برای همۀ ستاره‌ها، از جمله خورشید ما، هنگامی است که یک منطقۀ متراکم در یک سحابی شروع به کوچک شدن و گرم شدن می‌کند. چیزی که این اتفاق به واسطۀ آن روی می‌دهد ، شامل برخوردهای کهکشانی و یا انفجار یک ابرنواختر در فاصلۀ نزدیکی است که مادۀ گسسته را با سرعت بسیار بالایی به سوی ابرهای سحابی می‌فرستد. هر کدام ازاین رویداد ها ، می توانند ده ها یا هزاران ستاره را به وجود آورند.
برای تشکیل یک ستاره با قطر مشخص ، به مجموعه ای از گاز و غبار با قطر چندین هزار برابر آن ستاره نیاز است. هنگامی که این مقدار زیاد گاز و غبار به هم می‌چسبند ، یک پیش ستاره شکل می‌گیرد. برای خورشید و ستاره‌هایی با جرم مشابه، مرحلۀ پیش ستاره‌ای پس از زمان تخمینی صد هزارسال به پایان می‌رسد.
با پایان رشد پیش ستاره و نابودی دیسک مواد گرداگرد آن ، ممکن است دو اتفاق رخ بدهد. اگر پیش ستاره در جذب جرم کافی موفق نشود ، یک کوتوله قهوه ای پدید می آید. کوتوله های قهوه ای به دلیل جرم ناکافی خود ، توانایی حفظ واکنش های همجوشی هیدروژن
در هسته خود را ندارند و نوعی زیر ستاره محسوب می شوند. در واقع این زیر ستاره ها برای ستاره بودن بسیار کوچک و برای سیاره بودن ، بسیار بزرگ هستند. دانشمندان امروزه بر این باورند که ازای هر 6 ستاره ، یک کوتوله قهوه ای وجود دارد.
اما اگر پیش ستاره موفق به جذب جرم کافی شود ، واکنش های همجوشی هسته ای در آن انجام خواهد شد و به مرحله ای همچون خورشید وارد می شود که به آن ، ستارگان رشته اصلی گفته میشود. یک ستاره بیشتر عمر خود را در حالت رشته اصلی میگذراند. این ستارگان پایدارند . علت این موضوع ، غلبه انرژی همجوشی هسته ای بر گرانش خود ستاره است که مانع رمبش گرانشی میشود. ( رمبش گرانشی به معنای فروریختن یک جسم به درون خودش بر اثر گرانش خود جسم است.)
ستارگان رشته اصلی ، می توانند یک دهم جرم خورشید ، تا 200 برابر جرم آن را داشته باشند. مدت زمانی که یک ستاره در مرحلۀ رشته اصلی باقی می‌ماند ، به اندازه آن بستگی دارد. یک ستاره با جرم زیاد ممکن است مادۀ بیشتری برای سوختن داشته باشد، اما به دلیل دمای بیشتر که علتش نیروی گرانشی بیشتر است، سریع‌تر می‌سوزد. همچنین ستاره‌ای با جرم خورشید، حدود 10 میلیارد سال از عمرش را در حالت عادی سپری می‌کند. اما ستاره‌ای 10 برابر بزرگتر از خورشید ما ، تنها 200 میلیون سال را در این مرحله سپری می‌کند و توان سوختن دارد.
پس از سپری کردن مرحله رشته اصلی ، ستاره ها به یک غول سرخ تبدیل می شوند. غول سرخ ، ستاره ای در حال مرگ است که آخرین مراحل تکامل خود را سپری می کند. پس اینکه ستاره‌ها از طریق همجوشی هسته‌ای ، تبدیل هیدروژن به هلیم را متوقف می‌کنند، گرانش نیروی غالب در درون ستاره خواهد بود.. در واقع اندازۀ قطر ستارگان غول سرخ به 010 میلیون تا 1 میلیارد کیلومتر می‌رسد که 100 تا 1000 برابر سایز کنونی خورشید است. در مرحله بعد ، انرژی ستاره در منطقۀ بزرگتری گسترش می‌یابد و با رسیدن به نیمی از گرمای خورشید ، سرد تر میشود. کاهش دمای ستاره باعث میشود که ستاره‌ها انرژی کمتری آزاد کنند و طول موج رنگ غالب آنها افزایش یافته و بیشتر به بخش سرخ طیف نزدیک شوند. به همین دلیل است که به غول سرخ معروف هستند.
از این مرحله به بعد ، سرنوشت ستاره به اندازه آن بستگی دارد. ستاره‌های کوچک در رشته اصلی ، مثل خورشید و تا 8 برابرجرم خورشید ، پس از پایان سوختشان و بعد ازمرحله غول سرخ ، آرام آرام ناپایدار شده ، گاز و غبار خود را به پیرامون خود می رانند و این گاز و غبار، یک سحابی سیاره نما شکل می‌دهند . با گذشت زمان ، سر انجام هسته ستاره سرد شده و یک ستاره کوتوله سفید تشکیل می شود.
کوتوله های سفید ، بسیار متراکم هستند ، به گونه ای که چگالی آنها حدود ده هزار برابر خورشید ما است. این ستاره ها ، باقیمانده ستارگان کهن هستند که به کیهان شناسان در یافتن سن کیهان ، کمک می کنند. کوتوله های سفید سرنوشت سرد و تاریکی دارند.
پس از گذشت ، ده‌ها یا حتی صدها میلیارد سال یک کوتوله سفید آنقدر سرد میشود تا به یک کوتوله سیاه تبدیل میشود. کوتوله های سیاه نامرئی هستند، زیرا همان دمای تابش پس زمینه کیهانی، را دارد. هم اکنون به دلیل سن کیهان و با توجه به قدیمی ترین ستاره های شناخته شده هیچ کوتوله سیاهی وجود ندارد.
نوع دیگر ستاره که از خورشید کوچکتر است ستاره کوتوله سرخ نام دارد، این ستارگان متداول ترین نوع ستاره در کیهان هستند که در دسته ستاره‌های رشته اصلی جای می‌گیرند، اما آنقدر جرم کمی دارند که از ستارگانی نظیر خورشید ما نیز سرد‌ترند و دمای سطحی آنها کمتر از ۳۵۰۰ درجه کلوین است. کوتوله‌های سرخ که ستاره‌های کوتوله M نیز خوانده می‌شوند، بیش از ۵٠ برابر تاریک‌تر از خورشید بوده و فقط ١٠ تا ٢٠ درصد آن جرم دارند. این اجرام کیهانی ٧٠ درصد ستارگان جهان را تشکیل می‌دهند. برخی از ستارگان کوتوله سرخ تا ۱۰ تریلیون سال به سوختن ادامه خواهند داد. این ستاره‌های بسیار کوچک ، تنها یک دوازدهم جرم خورشید را دارند و می‌توانند جرمی بالغ بر نصف جرم خورشید هم داشته باشند.
از سوی دیگر ستاره‌ای با جرم حداقل 8 برابر خورشید، مرگی ناگهانی و در عین حال زیباتری خواهد داشت. هنگامیکه سوخت ستارگان بزرگ به پایان می‌رسد، می‌توانند به یک ابرنواختر تبدیل شوند. برای آنها از بین رفتن با یک انفجار ، بهتر از نابودی تدریجی است. هنگامی که ستاره‌ای بصورت ابرنواختر به زندگی خود پایان می‌دهد، ذراتش را با سرعت 14000 تا 40000 کیلومتر بر ثانیه به فضا پرتاب می‌کند. این ذرات ، بسیاری از مواد موجود در کیهان را تولید می کنند. از جمله آنها فلزات سنگینی همچون آهن ،طلا و … هستند.
در این ستارگان ، پس از انفجار ابرنواختری با توجه جرم، هستۀ ستاره به شکل یک سیاهچاله و یا یک ستاره نوترونی باقی می‌ماند. هر دوی این اجرام بسیار ویرانگر و زیبا هستند. ستارگان نوترونی ، پر رمز و رازند و یافتن آنها دشوار است. این اجرام ،بسیار چگال اند بنابراین نیروی گرانش بسیار قدرتمندی دارند.
از سوی دیگر باقیمانده یک ابرنواختر می‌تواند تبدیل به یک سیاهچاله شود. سیاهچاله‌ها فضای اطراف را به درون می‌کشند. آنها جرم بسیار زیادی دارند که در فضای بسیار کوچکی جای گرفته اند و گرانش آنها به حدی زیاد است که حتی نور نیز نمی‌تواند فرار کند. برای درک میزان چگالی یک سیاهچاله ، می توان جسمی با جرم کره ی زمین و حجم یک نخود را در نظر گرفت. سیاهچاله ها می توانند گذشت زمان را کند تر و یا اجسام را از هم بدرند.
نقطه افق رویداد سیاهچاله‌ها ، بدون بازگشت است. زیرا گرانش سیاهچاله به حدی زیاد است که با گذر از افق رویداد ، هیچ چیز نمی‌تواند از چنگال آن بگریزد. هر چیزی که در مسیر سیاهچاله قرار گیرد، هرگز دوباره دیده نمی‌شود. سیاهچاله ها به نظر ترسناک می آیند اما ممکن است برای ادامه زندگی به آنها وابسته باشیم. برخی از دانشمندان بر این باورند که سیاهچاله ها باعث ایجاد عناصر می شوند ، زیرا ماده را به ذرات زیر اتمی تقسیم می کنند.
همچنین طبق نظریه جدید راجر پنروز ، کسی که نحوه تشکیل سیاهچاله ها را کشف کرده وجایزه نوبل فیزیک سال 2020 را کسب کرده ، جهان ما ، از تبخیر سیاهچاله ها پدید آمده است.
