在宇宙发展到一定时期，宇宙中充满均匀的中性原子气体云，大体积气体云由于自身引力而不稳定，造成坍缩。这样，恒星便进入形成阶段。在坍缩开始阶段，气体云内部压力很微小，物质在自引力作用下，加速向中心坠落。当物质的线度，收缩了几个数量级后，情况就不同了，一方面，气体的密度，有了剧烈的增加，另一方面，由于失去的引力位能部分的转化成热能，气体温度也有了很大的增加，气体的压力，正比于它的密度与温度的乘积，因而在坍缩过程中，压力增长更快，这样，在气体内部，很快形成一个足以与自引力相抗衡的压力场，这压力场最后制止引力坍缩，从而建立起一个新的力学平衡位形，称之为星坯。
星坯的力学平衡，是靠内部压力梯度与自引力相抗衡造成的，而压力梯度的存在，却依赖于内部温度的不均匀性（即星坯中心的温度要高于外围的温度），因此在热学上，这是一个不平衡的系统，热量将从中心逐渐地向外流出。
这一热学上趋向平衡的自然倾向，对力学起着削弱的作用。于是星坯必须缓慢地收缩，以其引力位能的降低，来升高温度，从而来恢复力学平衡；同时也是以引力位能的降低，来提供星坯辐射所需的能量。这就是星坯演化的主要物理机制。
在形成几百万到几千亿年之后，恒星会消耗完核心中的氢。大质量的恒星，会比小质量的恒星，更快消耗完核心的氢。在消耗完核心中的氢之后，核心部分的核反应会停止，而留下一个氦核。失去了抵抗重力的核反应能量之后，恒星的外壳开始引力坍缩。核心的温度和压力，像恒星形成过程中一样升高，但是在一个更高的层次上。一旦核心的温度达到了1亿K，核心就开始进行氦聚变，重新通过核聚变产生能量，来抵抗引力。恒星质量不足以产生氦聚变的，会释放热能，逐渐冷却，成为红矮星。积热的核心，会造成恒星大幅膨胀，达到在其主星序阶段的数百倍大小，成为红巨星。
红巨星阶段，会持续数百万年，但是大部分红巨星，都是变星，不如主序星稳定。
恒星的下一步演化，再一次由恒星的质量决定。
总之，对于我们来说，恒星的行为和演化是非常复杂的，但观察和发现，它们从来没有同人类分离过。而今，我们研究恒星行为的技能，变得比过去更加有力。当然，一旦我们真正搞懂了恒星的起源和演化，对于我们研究宇宙的起源与演化，包括银河系的起源，都是具有重要价值的。
2.恒星的运动
众所周知，世间万物无不都在运动，恒星虽然看似在天空中恒定不动，其实它也有自己的运动。由于不同恒星运动的速度和方向不一样，它们在天空中相互之间的相对位置，会发生变化，这种变化称为恒星的自行。全天恒星之中，包括那些肉眼看不见的很暗的恒星在内，运行最快的，是巴纳德星，达到每年10.31角秒（1角秒是圆周上1度的1/3600）。一般的恒星自行要小得多，绝大多数小于1角秒。恒星自行的大小，并不能反映恒星真实运动速度的大小。
同样的运动速度，距离远就看上去很慢，而距离近则看上去很快。
由于巴纳德星离我们很近，不到6光年，真实的运动速度，不过88千米/秒。恒星的自行，只反映了恒星在垂直于我们视线方向的运动，称为切向速度。恒星在沿我们视线方向，也在运动，这一运动速度，称为视向速度。巴纳德星的视向速度是－108千米/秒（负的视向速度，表示向我们接近，而正的视向速度，表示离我们很远）。恒星在空间的速度，应是切向速度和视向速度的合成速度，对于巴纳德星，它的速度为139千米/秒。
上述恒星的空间运动，由三个部分组成。第一是恒星绕银河系中心的圆周运动，这是银河系自转的反应。第二是太阳参与银河系自转运动的反映。在扣除这两种运动的反应之后，才真正是恒星本身的运动，称为恒星的本动。
3.恒星的“生”与“死”
举目仰望空天，点点繁星引人遐思，至为深刻的莫过于，宇宙的深远无尽和永恒不灭，然而那一颗颗闪烁的星星，果真永恒不灭吗？科学的答案是否定的，宇宙中形形色色的各种天体，包括和太阳一样发光发热的恒星，也是有它自己的“生命”历程的。
（1）恒星的诞生地
银河系之外一个遥远而美丽的星系，代号M100，我们的银河系，与此十分相似，都是由千亿颗恒星组成的庞大天体集团。可以清楚地看到，整个星系像一个扁平的盘子-星系盘，盘中缠绕着几条光亮的“臂”，称为旋臂。在旋臂和旋臂之间，是一些暗弱的区域，科学分析表明，这里大多是炽热而高度电离的气体，其中气体压力很大，可以抵制气体在引力作用下的收缩倾向，所以这些区域不易形成恒星。而在旋臂中，气体的密度较大，离子、原子和尘埃颗粒之间的碰撞相当频繁，能有效地使气体“冷却”，并产生氢分子构成的气体云团-分子云。分子云的温度较低，通常仅为绝对温度10度左右，每一个云的质量相当于太阳的1000？10000倍。正是这些分子云的进一步碎裂和坍缩，导致一群群原始恒星的诞生。
作为原始恒星诞生地的星际云团，最有名的当属猎户星座中间“三星”下方称为“宝剑”处的一团云雾，这便是着名的“猎户大星云”，这其中有许多刚刚诞生不久的恒星和仍处于襁褓中的原恒星。“鹰状星云”M16，则是另一个着名的恒星诞生地。
（2）恒星的诞生-星卵
作为恒星诞生地的星际气体云团，十分稀薄而且温度极低，云团中与引力相抗衡的气体压力很弱，引力的作用，使得云团缓慢地收缩。
超新星爆炸产生的冲击波，或云团周围一些亮星向外喷射的高热气流称为“星风”，都会使云团中出现不均匀的密度分布，造成云团中出现多个密度中心，这些密度中心周围的气体，分别向这些中心收缩，形成一个个小云团。收缩过程中，小云团中心温度升高，旋转加快，密度越来越大，演变成中心有核，周围由盘状物质包围的形状，云团的表面温度一般为绝对温度2000～3000K。
质量与太阳相仿，只发出红外辐射，不发射可见光，所以还只是恒星的胚胎，或形象地称之为“星卵”。
不同大小的云团，演化快慢大不一样，像太阳这样典型大小的恒星，其处于星卵的状态大约要维持100万年，在此期间云团继续复杂的收缩过程，中心温度则持续升高，一直到超过100万度，在这种极高的温度下，将出现由氢原子核变成氦原子核的“核聚变”反应，这是恒星的根本特征，星球只有到了由核聚变反应而释放能量，才算是真正进入了“成年恒星”的阶段，也只有此时，才真正变得灿烂夺目。此时的恒星中心密度和温度都很高，巨大的气体压力，足以抵抗引力收缩，所以恒星也不再继续收缩了，恒星的性质变得十分稳定，就像我们的太阳一样，恒星一生中90％以上的时间，都处于这一阶段。
（3）恒星的壮年-从主序星到红巨星
恒星发光发热的源泉，是由氢原子核转变为氦原子核的核聚变反应，维持核反应的阶段就是恒星的壮年期，天文学上称为“主序星”阶段。质量不同的恒星维持核反应的时间大不一样，大质量恒星的核心温度更高，核反应消耗氢的速度，比小质量恒星快得多，因此其生命历程相对来说要短得多，比如像10个太阳质量那样大的恒星，只能维持1000万年左右的生命，而太阳却能维持100亿年。
太阳这样大小的恒星，是宇宙中最为典型的，它们生命中80％～90％的时间，都处在稳定的主序阶段，当中心的氢逐渐燃烧完后，一颗恒星的生命，就接近尾声了。此时星体核心会迅速收缩，相反地，外层的氢却开始燃烧，并迅速膨胀，这是恒星生命中一个十分有趣的阶段，星体的体积大大增加，比如太阳这样的恒星会膨胀数百倍，膨胀的结果，导致恒星表面温度下降，颜色变红，同时其表面亮度却会大大增强，天文学上习惯于将光度（即恒星的本质亮度）大的天体称为“巨星”，因此这一阶段的恒星的典型特征，就是“红巨星”。相对而言，“红巨星”阶段是很短暂的，此后由于核心的收缩导致温度进一步升高，而引发氦原子核聚变为碳原子核的反应，以及此后一系列更为复杂的核聚变反应，恒星快速地走向死亡。
（4）恒星走向死亡
恒星走向死亡的途径，因其质量的不同，而有很大的不同，像太阳这种中等质量的星体，其死亡是比较“温和”的，在红巨星阶段之后，恒星的外壳一直向外膨胀，核心则持续收缩，发出紫外光或X射线，高能射线激发外层气体发出荧光，形成美丽的行星状星云。外壳气体逐渐消散在星际空间，成为下一代恒星的原料，而中心部分在收缩到一定程度后，停止了一切核反应过程，变成一颗冷却了的、密度却极大的白矮星，其中1个方糖大小的物质，重量可与一辆卡车相当。
质量较大的恒星走向死亡的途径，往往是十分壮烈的，通常质量大于太阳8倍以上的星球，不会平静地演化为白矮星，而是引发一场震天动地的大爆炸，星体的亮度突然增亮几十倍甚至几百倍，这就是所谓的超新星爆发，星体粉身碎骨，核心遗留下来两种特殊形态的天体-中子星或黑洞。中子星的质量和太阳差不多，但半径只有10千米左右，可见其密度比白矮星高得多了。超新星爆炸后，如果残留的核心质量仍较大，则会形成密度更为惊人的黑洞，任何物质甚至连光线都无法逃脱它强大的引力场，我们无法直接看到它，这也正是其名为“黑”的由来。
（5）恒星的“生死循环”
正如动、植物的死亡，将成为下一代生命的原料一样，恒星的死亡，也都有一个共同的特征，即将其本体中的大量物质，抛射到星际空间中，这些物质逐渐弥漫在宇宙空间中，以气体或尘埃的形式，成为新一代恒星的原材料。同时正是在恒星的演化过程中，通过核聚变，形成了许多构成生命所必需的重元素，这些重元素在恒星死亡后，弥散在宇宙空间中，才有可能导致像人这类生命的诞生。
4.恒星的主要特征
一般认为，由炽热的气体组成的、自身会发光发热的球状或类球状天体，称为恒星。恒星，是天体中的主体。太阳就是一颗恒星，除了月亮和行星，我们在夜晚所见的众星，都是恒星。恒星并非恒定不动，只是因为距离我们实在太遥远，不借助特殊工具和特殊方法，很难发现它们在天球上的位置变化，因此，古代人把它们叫做恒星。
宇宙中恒星的数目巨大，仅银河系中，估计就有3000亿颗。在整个天空中，人们能直接看到的恒星约6500颗，如果用天文望远镜看，多得难以计数。
恒星的主要特征为：恒星的大小相差悬殊。
太阳是一颗普通的恒星，它在恒星中，只是中等大小而已，有比太阳直径大数百倍甚至一二千倍的恒星，如御夫座双星中较暗的一颗，其直径是太阳直径的2000倍。也有直径仅为太阳的几十分之一，甚至更小的恒星，如白矮星的直径，约是太阳直径的1/100。
恒星的演化和结构，都取决于它的质量。根据测量发现，大多数恒星的质量，集中在0.1～10个太阳质量。质量再大的恒星，就很不稳定，难以存在，如果质量过小，引力收缩产生的中心温度和压力不够，核聚变反应就难以持续，即不能成为具有恒星性质的天体。
恒星的质量是变化的，随着热核反应的进行，质量不断转变成能量辐射出去，有些恒星还因为大气膨胀或抛射物质，而不断损失质量。
恒星的密度，差别很大。恒星的密度，是指平均密度（恒星总质量与总体积的比值）。由于恒星的大小差别很大，所以密度差别也较大。太阳的平均密度，是水的1.409倍，主序星的平均密度，是太阳的10倍到1/10倍左右，红超巨星的平均密度，比水小100万倍，而中子星的密度，高达水的万亿倍至百万亿倍。
恒星的颜色与光谱。当夜晚我们仰望星空时，如仔细观察，可以看到恒星颜色有所不同，有的发红，有的发蓝，有的看起来是黄的或白的，颜色的不同，是因为恒星的光谱不同。恒星光谱显示的，是恒星表面和大气的情况，同时也和内部结构有关。通过恒星光谱，可以确定恒星的化学组成、温度、大小、质量、密度、距离、运动方向和自转等许多信息，被称为“无声的语言”。一般情况下，蓝色恒星的表面温度在10000K以上。黄色恒星的表面温度在5000～6000K，如太阳。红色恒星的表面温度更低。
恒星的分类方法很多，依据恒星之间的关系可分为：单星、双星、星团等。单星，是孤独存在的恒星，近旁没有因引力作用而与之相互绕转的天体。像太阳就是一颗单星，离太阳最近的恒星，是关人马座的比邻星，它们之间相距4.3光年，已缺乏引力联系，不可能相互绕转。双星中，研究较多的是物理双星，其两颗子星在空间彼此靠得很近，在相互引力作用下，绕公共重心旋转，其中较亮的子星称为主星，亮度较小的称为伴星。天狼星、北斗一、参宿一、参宿三、参宿七等，都是双星。由成团的恒星组成的，被各成员的引力束缚在一起的恒星群，称为星团。星团成员彼此间，存在相对运动，同时星团的整体，也存在着空间运动。像最早被发现的昴星团中，恒星的数目从十几个到几万个不等。
