Durante la sua esistenza, una stella alterna fasi di contrazione a fasi durante le quali i gas di cui è formata si espandono, a volte in modo violento. Ricostruiamo insieme l'evoluzione di una stella, dalla nascita alla sua fine. Le stelle nascono nelle nebulose, nubi costituite da polveri finissime e gas freddi in movimento, in cui si formano zone con maggiore densità.
Dove la densità è maggiore, inizia la contrazione. Se la contrazione prosegue, aumenta la temperatura della nube, che si trasforma in una protostella. Se la massa iniziale è sufficiente, la protostella si scalda sempre di più, fino a innescare reazioni termonucleari che trasformano l'idrogeno in elio.
Così nasce la stella. In questa fase, che può durare alcuni miliardi di anni, le dimensioni della stella sono più o meno stabili, perché l'espansione dei gas verso l'esterno è bilanciata dalla forza di gravità. Quando quasi tutto l'idrogeno è stato trasformato in elio, le reazioni termonucleari rallentano.
L'energia emessa dalla stella diminuisce e non riesce a controbilanciare la forza di gravità. Quindi il nucleo si contrae, facendo aumentare la temperatura della stella. Allora si innescano nuove reazioni termonucleari, che trasformano l'elio in carbonio. L'energia così prodotta aumenta la temperatura della stella, la cui superficie si dilata fino a raggiungere un nuovo equilibrio, in cui la stella si definisce gigante rossa. A questo punto il destino della stella dipende di nuovo dalla sua massa.
Se la massa iniziale è inferiore a quella del Sole, verso il termine della sua vita la stella collassa, trasformandosi in nana bianca, una sfera densa e caldissima, grande come la Terra, che si raffredda lentamente. Se la massa iniziale è uguale a quella del Sole o poco superiore, la stella può evolvere in due modi differenti. O espelle gli strati di gas più esterni, originando una nebulosa planetaria. oppure la stella esplode in una nuova.
In entrambi i casi, però, la stella terminerà la sua vita diventando una nana bianca. Se invece la massa della stella è una decina di volte quella del Sole, dopo il suo collasso l'esplosione è violentissima. Gran parte della stella, definita ora supernova, si disintegra e viene lanciata nello spazio. Il materiale che rimane assume una densità elevatissima e si trasforma in una sfera di circa 25 km di diametro, chiamata stella di neutroni. Infine, se la stella ha una massa iniziale di alcune decine di volte quella del Sole, allora dopo la fase di supernova la densità di ciò che resta è talmente elevata che il suo collasso può dare origine a un buco nero.
Quale che sia il destino di una stella, La sua evoluzione si svolge in tempi lunghissimi. Dalla sua nascita alla sua fine possono trascorrere miliardi di anni.