В космическом пространстве большую часть места занимает темная энергия. Это еще абсолютно не изученное и не понятное нам "нечто", которое обладает свойством антигравитации. Также в космосе есть темная материя, неизвестные элементарные частицы, про которые астрономы знают уже полвека. Примерно 5 процентов в космического пространства занимает газ, а звездам, по оценкам ученых, остается примерно 0,5 процентов от всего того, что есть во вселенной. Казалось бы, такая маленькая часть космоса, но с Земли мы видим только ее. Следовательно, и познавать космос мы можем в основном изучая звезды, эволюцию вещества в них, эволюции планет вокруг них.
Звезды образуются из холодных облаков межзвездного газа. Под воздействием окружающей среды и собственной гравитации такое облако сжимается и сильно остывает, а в нем появляются более густые участки, которые уплотняются намного быстрее (они плотнее, следовательно и гравитация в них сильнее). При быстром сжатии в такой области газ снова начинает нагреваться. При достижении определенной температуры возникают термоядерные реакции. То, что у нас происходит мгновенно в водородной бомбе, там начинается и продолжается на протяжении миллиардов лет. Центральная часть облака становится звездой, а оставшаяся часть, "строительный мусор", выходит на ее орбиту. В дальнейшем из этого газового диска формируются планеты.
Звезды не рождаются по одиночки. Они формируются в "звездных колыбелях" молекулярных облаках газа. В дальнейшем, после их образования, эти облака распадаются. Некоторые звезды остаются вместе образуя звездные системы и скопления, а некоторые отдаляются друг от друга на большие расстояния.
Считается, что после того как в звезде активируется термоядерный синтез, она заканчивает свое формирование и выходит на главную последовательность, на которой находятся девяносто процентов звезд нашей галактики.
Звезды разнообразны. Они имеют разные массы, разные температуры, разное излучение. Большинство распределено вдоль главной последовательности, области на диаграмме Герцшпрунга-Рассела.
Когда мы смотрим на звезду, мы видим сколько она излучает энергии и какая температура на ее поверхности. Мощные излучатели - горячие на поверхности, а слабо мощные - холодные. Но есть звезды холодные на поверхности, но мощные излучатели. Звезды красные гиганты. И горячие, но излучающие мало тепла - белые карлики. Эти звезды не входят в последовательность, они уже сошли с нее.
Перейдя на главную последовательность, звезда остается там на большую часть своей жизни - около девяноста процентов. При том внутри нее непрерывно идет процес превращения водорода в гелий.
Длительность нахождения на этой стадии соответствует времени, за которое звезда излучит всю энергию, которая выделяется в реакциях. Конечно, длительность напрямую зависит от массы звезды. Чем меньшей массой она обладает, тем более продолжительной будет ее жизнь. Для нашего Солнца, которому сейчас 4,5 миллиарда лет, и ему подобным звездам срок жизни составит 10-15 миллиардов, после чего оно начнет расширяться до красного гиганта. Затем оболочка звезды начнет рассеиваться в планетарную туманность, а ядро, постепенно остыв и сжавшись, превратиться в белого карлика, лишенного собственных источников термоядерной энергии.
Звезды с маленькой массой вообще еще никогда не сходили с главной последовательности. Они не станут как Солнце красным гигантом, а будут, накапливая гелий, нагреваться, превращаясь в голубой карлик. Такие звезды существуют во вселенной до десятков триллионов лет.
Для звезды, чья масса во много раз превышает солнечную ( в 8 - 10 солнечных масс), срок жизни на главной последовательности намного меньше, несколько миллионов лет. Ядро звезды, накопив слишком много материи, коллапсирует и взрывается. Образуется нейтронная звезда (пульсар), по массе равная Солнцу, но по радиусу всего лишь в 10-30 километров. Для такой звезды характерно крайне быстрое вращение.
Почти для всех массивных звезд конечным этапом будет преобразование в нейтронные звезды. Но если масса коллапсирующего ядра звезды будет превышать три солнечные массы, есть вероятность образования черной дыры. Сила тяжести этого космического объекта настолько велика, что даже свет не может покинуть его. Внутри него нет материи, нет пространства, все законы физики не работают. Это предел человеческого понимания. Черные дыры двигаются по всей Вселенной, поглощают звезды, планеты, галактики.
Предположительно, центром Млечного пути является сверхмассивная черная дыра, объект Стрелец А.