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大爆炸后约10 亿年，宇宙中充满了以氢原子和氦原子组成的星际气体。星际气体透明、极度稀薄，在宇宙大尺度范围内基本均匀，然而也存在一些局部区域的密度涨落。如果某区域的气体密度稍高于周围其他区域，那么这一区域就会因引力稍强而吸引更多的物质到这里，使该区域的密度、温度变得更高一些。经过漫长岁月的演化，随着密度的增加，氢原子结合成H2 分子，产生出巨大的星际分子云。
当星际分子云内部出现密度更高的部分时，在引力作用下，它会把周围物质吸引过来，这些物质旋转着向中心聚集，不断收缩，于是中心出现了一个核，核周围则形成旋转的气体圆盘。至此，一颗恒星的诞生条件已经具备。随着引力收缩的进行，核心的温度、压力、密度持续增高，H2 分子重新分解为氢原子。当核心温度达到1×10^7℃（1000 万摄氏度）时，氢聚变为氦的热核反应点燃，一颗耀眼的恒星自此诞生。
恒星自诞生起，其中心就进行着熊熊的氢聚变反应，每4 个氢原子核（即质子）聚变成一个氦原子核。氢聚变反应放出的巨大核能向恒星外部猛烈冲击，阻止了引力收缩，从而维持了内部压力与引力的平衡，使恒星在这一过程中保持稳定。这一过程稳定而漫长，约占恒星整个核燃烧时长的99%，这一阶段的恒星被称为主序星。我们的太阳就处于主序星阶段，它每秒钟都会失去4.3×10^6t（430 万吨）的质量（6 亿吨氢聚变为5.957 亿吨氦），即便如此，它也至少可以燃烧100 亿年。今天的太阳已走过了其生命历程的一半。
当恒星中心的氢全部聚变为氦后，大小不同的恒星接下来会沿着不同的方向演化：
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（1）质量比太阳质量的一半还小的恒星，由于中心温度和密度达不206 从量子到宇宙到点燃氦聚变反应的程度，将直接由主序星演化为白矮星。白矮星颜色呈白色，体积很小，多数比地球还小，但密度相当大，每立方米可达几百万吨到上亿吨之巨。
（2）质量比太阳的一半大、但比8 个太阳质量小的恒星，将由主序星首先演化为红巨星，然后演化为白矮星。
这类恒星中心的氢全部聚变为氦后，中心能量剧减，辐射压力不足以与引力抗衡。因此，有着氦核和氢外壳的恒星中心又开始引力收缩，温度、压强、密度随之升高，于是外壳的氢被点燃并猛烈膨胀，恒星的体积变得十分巨大并发出明亮的红光。处于这种状态的恒星被称为红巨星。50 亿年后，太阳将变为红巨星，到那时，它的光亮度将增至如今的100 倍，体积会膨胀100 万倍以上，整个地球都会被膨胀的太阳所吞噬。当恒星中心区收缩到约1 亿摄氏度的高温时，中心的氦被点燃，发生氦聚变反应，氦原子会聚变成碳原子和氧原子：
于是恒星又进入了一个新的核燃烧阶段。
质量小于8 个太阳质量的恒星在经历了红巨星阶段后，外层物质被大量抛洒到宇宙中形成星云，留下的核心质量小于1.44 倍太阳质量，此核心会继续收缩，但它的引力还不足以引发碳元素的核聚变，所以最后会变成一颗碳−氧型白矮星。
（3）对于大于8 个太阳质量的恒星，在经历红巨星阶段后会发生超新星爆发，把大部分物质抛洒到太空，最后剩下的核心变为中子星或黑洞。
如果恒星质量足够大，氦燃尽后，引力收缩又会使中心区的碳被点燃发生碳聚变，生成氧、氖、钠、镁、硅等较重元素。如此，新的核燃烧会一个接一个地进行：碳之后，氧燃烧，然后是硅、镁等，直到恒星中心区大部分是铁核时，核聚变反应终止。铁是核物质中最稳定的元素，它不会聚变，因此中心铁核不再产生热能，这样，恒星会因为核心失去支撑而极速坍缩，于是发生剧烈的核爆炸，称为超新星爆发。
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超新星爆发是宇宙中最剧烈的爆炸，大恒星这种炫丽的死亡方式所释放的能量超过太阳在100 亿年中放出的能量总和的100 倍。如此巨大的能量会在一瞬间聚变出宇宙中所有的元素，这些元素就成为生命诞生的原材料。超新星爆炸喷发出的星尘在宇宙中飘荡，我们的星球和我们的身体都由这些星尘组成。可以说，生命产生的代价是昂贵的，它需要一颗大恒星壮烈的牺牲。
超新星爆发后恒星的中心残骸质量大于1.44 倍太阳质量，巨大的压力会把电子挤压到原子核里与质子形成中子。最后形成的稳定天体就是中子星。中子星几乎就是把中子一个个紧挨着排列而成的巨大原子核。中子星的密度可达每立方厘米1×10^9t（10 亿吨）。中子星的质量上限为3.2 倍太阳质量。
如果超新星爆发后恒星的中心残骸质量大于3.2 倍太阳质量，那么中子也无法抵挡引力坍缩，这时天体就会坍缩为黑洞。之所以称为黑洞是因为任何物质和辐射，包括光，在如此强大的引力作用下都不能逃离该天体，外部观测者无法观测到它。
以上就是恒星的生命过程，壮丽而多变。恒星的能量来自核能，但宇宙中还有一种叫类星体的类似恒星的天体，其辐射功率（光度）可达恒星的10^10~10^15 倍，而且其辐射功率可以在一天之内增加一倍，其能量显然不可能来自核能。它们的能量到底从何而来，至今仍是个谜。
21.6 暗物质与暗能量之谜
1932 年，荷兰天文学家琼·奥尔特研究了银河系外缘星体所受的万有引力，他惊讶地发现，这些星体受到的引力与比我们能看到的发光星体所产生的引力大得多。他据此估算了银河系的总质量，发现这个质量大于可见星体总质量的两倍。
