بیگ بنگ: ستاره‌ها کراتی سوزان و متشکل از گازهای ملتهب هستند که بر خلاف سیارات از خود گرما و نور ساطع می کنند. فرآیند داخلی یک ستاره برای ایجاد نور و گرما، همجوشی هسته‌ای نامیده می شود و این فرآیند هر ستاره را به یک رآکتور هسته‌ای تبدیل می کند.

خورشید ما هم یک ستاره به شمار می رود و با این که یک میلیون برابر بزرگتر از زمین است، اما در مقابل دیگر ستاره‌ها، ستاره‌ بزرگی نیست و در کیهان ستاره‌های بسیار بزرگتر از خورشید هم یافت می شود. پس از خورشید، نزدیکترین ستاره به ما بیش از چهار سال نوری فاصله دارد. فاصله برخی از ستاره‌هایی که در شب می بینیم به هزاران سال نوری هم می رسد. کوچکترین ستاره‌های درخشان، کوتوله‌های سفید نام دارند. با اینکه این ستاره‌ها تقریباً هم اندازه زمین هستند، جرم و چگالی زیادی دارند. از طرفی بعضی از ستاره‌های در حال مرگ بسیار بزرگ و غول‌آسا هستند. بزرگی تعدادی از این غول‌ها به ۵۰ میلیون برابر خورشید می رسد. بعضی از ستاره‌ها که ما آن‌ها را ابرنواختر می نامیم، ناگهان به اندازۀ هزاران برابر خورشید می درخشند سپس به تاریکی می گرایند و به ستاره‌ نوترونی یا سیاهچاله تبدیل می شوند.

در متون تاریخی و اسناد به جا مانده از دوران گذشته می توان از این رویدادهای مشابه به وفور پیدا کرد. در تمامی آنها ناگهان ستاره‌ای پرنور در آسمان ظاهر شده و برای مدتی در آسمان حضور داشته تا آنکه از نظرها محو می شده است. مردمان گذشته معتقد بودند که در هر یک از این رویدادها ستاره‌ای نو متولد شده است. به همین دلیل آن را نواختر می‌نامیدند و اگر ستاره خیلی پرنور بود به آن ابرنواختر(Supernova) می گفتند. ابرنواخترها در واقع انفجارهایی بسیار عظیم هستند که در آخر عمر ستارگان سنگین روی می دهند و پس از آن ستاره اصلی به یک ستاره نوترونی با یک سیاهچاله تبدیل می شود.

گرچه تولد و مرگِ ستارگان به طور همزمان رخ نمی دهد، این فرآیند نسبتأ مکرر صورت می گیرد. با مشاهدۀ تشکیلِ ستاره و رویدادهای ابرنواختری در کهکشان راه شیری، منجمان برآورد کرده‌اند که روزانه ۲۷۵ میلیون ستاره در سراسر جهان متولد شده و می‌میرند. این تعداد برابر است با ۱۰۰ میلیارد تولد و مرگ در طول یک سال.

یک ستاره زمانی متولد می شود که ماده بین ستاره‌ای در ابرهای گازی در سحابی‌ها فشرده شده و همجوشی پیدا کنند. در نهایت ابر در حال فروپاشی به ابرهای بسیار کوچکتر تقسیم می شود که هر کدام به یک ستاره تبدیل می شوند. همۀ ستاره‌ها نتیجه توازنی از نیروها به شمار می آیند. نیروی گرانش اتم‌ها را تا زمانی در گاز بین ستاره‌ای در هم می فشرد که واکنش‌های همجوشی آغاز شوند و به محض آغاز این واکنش‌ها، یک فشار بیرونی آغاز می شود. تا زمانی که نیروی درونی گرانش و نیروهای بیرونی ایجاد شده توسط واکنش‌های همجوشی با یکدیگر برابر باشند، ستاره در حالت پایدار باقی می ماند.

هنگامی که یک ستاره متولد می شود گرانش شدید را با فشار تابشی ناشی از همجوشی هسته‌ای خنثی می کند. این همجوشی هسته‌ای در ابتدا برای اتم‌های هیدروژن صورت می گیرد و به دنبال آن هیدروژن به هلیوم تبدیل می شود؛ اما هر چه جرم ستاره بیشتر باشد، گرانش شدیدتری دارد و از این رو بایستی همجوشی بیشتری صورت بگیرد تا گرانش خنثی شود. بنابراین هر چه ستاره سنگین‌تر باشد عمرش زودتر به پایان می رسد. هنگامی که ستارگان سوخت هیدروژنی خود را به پایان می رسانند، شروع به سوزاندن هلیوم می‌کنند.

همجوشی هلیوم حرارت بیشتری تولید می کند در نتیجه ستاره نسبت به دوران هیدروژن سوزی خود منبسط می شود و به یک ستاره تبدیل می‌شود. از سوی دیگر مقدار انرژی ثابت است و چون سطح ستاره افزایش پیدا می‌کند، انرژی بر واحد سطح کاهش می یابد یعنی دمای سطح ستاره کاهش می‌یابد و رنگ آن به سرخی می گراید. بدین شکل است که ستاره در مرحله هلیوم سوزی به یک غول سرخ تبدیل می شود. پس از هلیوم نوبت لیتیوم سوزی است. سپس کربن سوزی و غیره تا نوبت به آهن برسد.

نخستین تفاوت ستاره‌ها در دما و طیف آن‌ها است. اگر یک میله فلزی را داغ کنیم، ابتدا رنگ آن قرمز می شود و اگر آن را بیشتر حرارت دهید رنگ میله به ترتیب زرد، نارنجی، سفید و در نهایت رنگش آبی خواهد شد. این قضیه دربارۀ ستاره‌ها نیز صدق می کند. بعضی از ستاره‌ها بسیار داغ و برخی سرد هستند. دمای ستاره‌ها را از روی رنگشان می توان تشخیص داد. یک ستاره‌ آبی از ستاره‌ زرد و آن هم از ستاره‌ قرمز داغ‌تر است.

اخترشناسان از روی رنگ یک ستاره می‌توانند به طور تقریبی دمای سطح آن را تعیین کنند. دمای سطح ستاره‌های زرد رنگ همانند خورشید حدود شش هزار درجه و دمای ستاره‌های سرخ و تقریباً سرد حدود ۳ هزار درجه سانتی‌گراد است. از طرفی دمای سطحی ستاره‌های آبی رنگ، بسیار بالا است و تا ۵۰ هزار درجه‌ سانتی گراد می رسد.

هر جسم داغ طیفی از امواج الکترومغناطیس ساطع می کند. البته چشم ما قادر است فقط بخشی از این طیف را در محدوده‌ نور مرئی ببیند. به همین دلیل دانشمندان برای مشاهده‌ طیف کامل این امواج، از وسیله‌ای به نام «طیف نگار» استفاده می کنند. اگر میله‌ای را کمی حرارت دهیم و آن را نزدیک طیف نما نگه داریم، بخش قرمز آن پررنگ‌تر خواهد شد و اگر جسم را بیشتر حرارت دهیم، نوک نوار به رنگ آبی متمایل می شود.

با علم به این که هر اتم داغ و و ملتهب، امواجی با طول موج مشخص از خود ساطع می کند و این که اتم هر عنصر به طور دقیق همان طول موجی را از نور پیوسته جذب می کند که هنگام برانگیخته شدن، آن را تابش می کند، اخترشناسان توانسته‌اند به کمک نوع خاصی از طیف نگارها، به عناصر موجود در گازهای داغ جو ستاره‌های نزدیک مانند خورشید و همچنین توده‌ گازهای سرد و شناوری که در سر راه تابش نور ستاره‌ها به زمین قرار دارند، پی ببرند.

یکی دیگر از تفاوت‌های میان ستاره‌ها میزان روشنایی، درخشش و بزرگی آن‌ها است. با نگاه کردن به آسمان شب، گمان می کنیم که همه‌ ستاره‌ها در یک صفحه بزرگ و با فاصله‌های مساوی از زمین قرار دارند. در حالی که بیشتر این ستاره‌ها میلیون‌ها کیلومتر از هم فاصله دارند. بعضی از ستاره‌ها روشن‌تر از بقیه به نظر می رسند در حالی که شاید ستاره‌ای که کم نورتر است، از ستاره‌ درخشان نزدیک به خود بزرگ تر باشد.

دو عامل درخشندگی و فاصله از ما، میزان روشنایی ستاره را تعیین می کند. برای نمونه یک نورافکن بیش از یک چراغ قوه‌ قلمی نور دارد، لذا درخشنده تر است. اما اگر همین نورافکن در فاصله ۱۰ کیلومتری ما باشد، دیگر حتی روشنایی چراغ قوه‌ کوچک را هم ندارد زیرا هر چه فاصله منبع نور از ما بیشتر باشد، شدت نور آن کاهش پیدا می کند و این موضوع در مورد ستاره‌ها هم درست است. درخشش ستاره به اندازه و بزرگی آن هم بستگی دارد. به طوری که هر چه ستاره بزرگتر باشد، انرژی بیشتری دارد و در نتیجه درخشش آن هم بیشتر است.

سرعت و جهت حرکت ستاره‌ها نیز یکی دیگر از تفاوت‌های ستاره‌ها است. ستاره‌ها هم مانند همه‌ اجرام کیهانی حرکت می کنند. حرکت ستاره‌ها بر طول موج نور ارسالی آن‌ها اثر می گذارد. درست شبیه صدای آژیر یک ماشین آتش نشانی یا آمبولانس که هنگام نزدیک شدن به ما صدای زیرتری نسبت به زمان دور شدن از ما دارد. این پدیده به «اثر دوپلر» شهرت دارد.

با اندازه‌گیری طیف ستاره و مقایسه آن با طیف استاندارد می توان جهت و سرعت حرکت ستاره را اندازه‌گیری کرد. اگر طیف تابش شده از ستاره به سمت رنگ آبی جا به جا شود، ستاره‌ در حال نزدیک شدن به ما است و اگر این طیف به سمت رنگ قرمز حرکت کند، به این معنی است که ستاره در حال دور شدن از ما است.