到了比张遂晚了几乎整整一千年的1718年，英国天文学家哈雷发现，他所观测到的4颗最亮恒星的位置，即大犬α、金牛α、牧夫α和猎户α的位置，与古代天文学家喜帕恰斯和托勒密的观测记录很不一致。经过排除各种可能的误差和谨慎的分析，哈雷指出可能所有的恒星都有其自己的运动。
由于恒星可能在空间中的任意方向上运动，为了研究的方便，天文学家把恒星的运动分解为我们平行视线方向和与垂直视线方向两个分量。其中，平行于视线方向的分量不能直接观察，而垂直于视线方向的分量原则上可以直接观察。假定在一段时间间隔前后两次观测同一颗恒星，如果有可以观测到的位置移动的话，两次观测的视线方向就会略有不同，从而有一个小的夹角。这一角度就来自恒星运动垂直于视线方向的分量。用角度的大小除以这段时间间隔，得到的商就被称为恒星的“自行”。由于这一角度非常之小，恒星自行通常用角秒／年来表示（1角秒等于1度的1／3600）。由于恒星距我们太遥远了，恒星自行在我们看来非常缓慢，通常要用间隔几十年甚至上百年对同一恒星的观测资料，才能得到不等于零的恒星自行值。
经过一代代天文学家们的辛勤工作，现在已经观测到近30万颗恒星的自行。由于恒星自行的存在，在漫长的历史岁月中，恒星的相对位置要发生变化。英国天文学家赫歇尔在1783年曾致力于研究恒星的自行。他发现，大犬α（天狼）、小犬α（南河三）、双子α（北河二）、双子β（北河三）、天鹰α（河鼓二）、狮子α（轩辕十四）和牧夫α（大角）这些著名的亮星，似乎都在沿着以武仙座内的一点为中心而散开的方向运动着。这一事实提醒天文学家得出这样的推断：太阳正在携带着它的“家族”成员等朝着武仙座运动。这就像你坐在一辆在大平原上高速奔驰的汽车上，会看到远处的房屋、树木等似乎正在从你的正前方朝两边飞快地散开。武仙座内的这一点就叫作太阳的“向点”。向点在天球上的坐标是α（赤经）=18时28分，δ（赤纬）=＋30度。现在已经知道，太阳朝着向点运动的速度是19.7千米/秒，每年前进的距离约是6亿千米。
除了上述的运动之外，太阳是属于银河系的一颗恒星，由于银河系的自转，太阳还在围绕着银河系的中心运动。太阳在银河系轨道上的运动速度约为250千米/秒（这比朝向点运动的速度要大得多），而其运动周期是约2亿年。
关于恒星运动的视线方向水平分量，由于它是与我们视线的方向相平行的，所以不能直接观测出来。但是，却可以用测量恒星光谱的“多普勒移动”方法来确定其运动状态。
4.2恒星的演变
天体的起源、地球的起源、生命的起源和人类的起源合称为四大起源。银河系中有上千亿颗恒星。每一个河外星云就是一个恒星系，都是由几百万至几千亿个恒星组成的。因此，宇宙中恒星的数目是无限多的。现在天文观测已证明新的恒星不断诞生，老的衰亡转化成非恒星的物质。“一切天体都处在永久的产生和消灭中，处于不间断的流动中，处于无休止的运动和变化中”
关于恒星的起源有两种看法：一种认为恒星是由某种超密态的巨大“星胎”爆发诞生的；另一种认为恒星是由稀薄的弥漫物质——星云逐渐收缩凝聚而成的。近年来恒星由星云转化而来的观点已被广泛地接受，一些观测资料也提供了证据。例如在一些亮星云的背景上发现暗圆斑，密度介于星云和恒星之间，成为球状体。人们还发现一种名叫赫比格-阿罗的天体，它是云状物质裹着一个类似恒星的核，是似云非云，似星非星的天体。这个天体就是由星云过渡为恒星的形态。
4.2.1恒星的一生
恩格斯在《自然辩证法》中指出：“一切运动的基本形式都是接近和分离，收缩和膨胀。一句话，吸引和排斥这一古老的两极对立。”热是排斥的一种形态，引力收缩是吸引的一种形式。这就是说，排斥占优势的时候是能量的逸散，而吸引占优势的时候是能量的集中。按照恒星内部的吸引和排斥（表现出来的收缩和膨胀）的情况，可以把恒星的演化划分为以下四个阶段。
（1）幼年期——引力收缩阶段
星际空间中普遍存在着极其稀薄的物质，主要由气体和尘埃构成。它们的温度约10～100K，密度约10-24～10-23克/厘米3，相当于1立方厘米中有1～10个氢原子。星际物质在空间的分布并不是均匀的，通常是成块地出现，形成弥漫的星云。星云里3/4的物质是氢，处于电中性或电离态，其余约1/4是氦以及极少数比氦更重的元素。在星云的某些区域还存在气态化合物分子，如氢分子、一氧化碳分子等。如果星云里包含的物质足够多，那么它在动力学上就是不稳定的。在外界扰动的影响下，这样的星云由于自身引力作用，各部分互相吸引而收缩。在这一阶段中，吸引胜过排斥，引力收缩成为恒星的主要能源。在收缩过程中引力位能转化为热能，一部分向外辐射损耗掉，另一部分则使恒星内部温度升高。中性氢云演化成电离氢云，经过恒星胚胎阶段，然后辐射红外线形成肉眼看不见的红外星。当中心温度达700万摄氏度以上时，氢聚变成氦的热核反应使辐射加强，排斥因素增长，恒星停止收缩进入新的稳定阶段。一个正常的恒星——主序星便形成了。质量小的星云收缩形成单个恒星；质量大的星云的碎裂收缩，形成几个、几十个或成千上万个星，以后演化成双星、聚星和星团。
（2）壮年期——主序星阶段
恒星按颜色和光度可分为O、B、A、F、G、K、M等类型，天文工作者已测定了大量恒星的光谱型和光度。丹麦的郝茨普龙和美国的罗素首先研究了恒星的光谱和光度的关系。它们取恒星的光谱型作横坐标，恒星的绝对星等作纵坐标。每一颗恒星光谱型和光度为已知，在图中点出位置，得出的图成为赫罗图。。
恒星以内部氢核聚变为主要能源的发展阶段就是恒星的主序阶段，处于主序阶段的恒星称为主序星。主序阶段是恒星的青壮年期，恒星在这一阶段停留的时间占整个寿命的90%以上。在主序阶段，恒星主要靠氢核聚变为氦核维持其存在和发展。因为恒星主要由氢元素组成，氢氦聚变的过程相对而言比较缓慢。此时恒星向外膨胀和向内收缩的两种力大致平衡，恒星基本上不收缩也不膨胀，处于流体静力平衡的相对稳定阶段。恒星停留在主序阶段的时间随着质量的不同而相差很多。质量越大，光度越大，能量消耗也越快，停留在主序阶段的时间就越短。例如：质量等于太阳质量的15倍、5倍、1倍、0.2倍的恒星，处于主序阶段的时间分别为1000万年、7000万年、100亿年和10000亿年。
目前的太阳也是一颗主序星。太阳现在的年龄为46亿多年，它的主序阶段已过去了约一半的时间，还要50亿年才会到另一个演化阶段。与其他恒星相比，太阳的质量、温度和光度都大概居中，是一颗相当典型的主序星。主序星的很多性质可以从研究太阳得出，恒星研究的某些结果也可以用来了解太阳的某些性质。
（3）中年期——红巨星阶段
由于恒星的温度和密度越向中心越大，因此由氢核聚变为氦核的热核反应在中心区进行得最快。中心区的氢用到一定程度，就转为同温氦核核心，而它的外围，氢氦热核反应继续进行。当中心区占总质量12%的氢用完时，恒星内部排斥和吸引的相对平衡和稳定就破坏了，又产生新的矛盾。这时内部因辐射而产生的向外压力变弱，顶不住外层的压力，内部便开始收缩。因收缩而释放出来的一部分能量使恒星的外壳急剧膨胀，变成体积大、密度小、表面温度低但总亮度大的红巨星。太阳将来也会演变成红巨星，其直径将扩大到现在的250倍，把地球的轨道都包括进去。恒星内部收缩，部分位能转化成热能，当中心温度达到一亿摄氏度以上时，就产生新的热核反应，三个氦原子核聚变为一个碳原子核。
恒星中心区域在反复变化过程中温度越来越高，产生更重的化学元素氮、氧、氖、钙、钠、镁、硅、铁等。最后，当内部温度达到60亿摄氏度时，产生极强的中微子辐射，把大量能量带走，相对平衡再度破坏。质量大的恒星往往采取爆发的形式冲破外壳，发生大爆炸，这时恒星的光度突然增加几万倍到几亿倍，成为新星或超新星。
（4）晚年期——白矮星、中子星和黑洞阶段
恒星演化的末期将出现三类天体：白矮星、中子星和黑洞。质量小于1.44倍太阳质量的恒星演化到新星爆炸，把外层物质大量抛射，最后剩下一个密实的核。这样，红巨星就演变成体积小、密度大、光度小的白矮星。此时核能枯竭，恒星靠引力收缩来苟延残喘，最后剩下一堆残骸或完全崩溃为弥漫物质。天狼星的伴星就是一颗白矮星，密度为780千克/厘米3。现在已发现1000个以上的白矮星，它们都是质量小于1.44倍太阳质量的恒星，达到了临终期的形态。至于质量为1.44～2倍太阳质量的恒星演化到超新星爆发后，外部物质爆炸出去，形成星云状物质，内部急剧坍缩形成超高密度的中子星。至于质量超过2倍太阳质量以上的恒星在核能耗尽后，平衡状态不复存在，猛烈地坍缩形成密度更大、引力场强到使一切辐射都出不来的黑暗区域，叫作坍缩星或黑洞。这是质量大于2倍太阳质量以上的恒星的临终期。这种超高温超高密度的天体虽然看不见，但根据它和其他临近天体以及弥漫物质产生的相互作用，可以证实它的存在。临终期的恒星再缓慢地演变或再通过爆炸的形式最后转化成非恒星物质，结束了一生。
经辐射及爆炸抛出去的物质形成了新的星际物质，它是星云的原材料，或直接成为弥漫星云。星云密度足够大时，重新凝聚收缩再演化为恒星，这就形成了宇宙永远不息的循环。但我们决不能把天体的生死转化看成是千篇一律的简单循环，它们是螺旋式向前发展的。第一代恒星主要是由氢组成，经过一系列的热核聚变反应产生了各种重元素。这些元素随着恒星演化后期经爆炸而散布在宇宙空间，成为第二代恒星的原材料，所以第二代恒星除了氢元素外还含有其他重元素。太阳是由六十多种元素组成的，属于银河系中的第二代恒星。
像太阳这般中等质量的恒星在主星序逗留约100亿年后，将演化成红巨星。在这一阶段，外层因膨胀温度较低，星核却因收缩导致中心温度较高，产生更重元素的热核反应。此时，太阳可能发生轻微的脉动成为一颗不规则变星。最后，外壳崩溃，剩下一颗密度很高的星核，于是太阳便由红巨星变成临终期的白矮星了。
4.2.2恒星的归宿
恒星的质量不同，最终的结局也不同。当主序星中心区的氢燃烧完毕时，热核反应的速率立即剧减，中心区的引力与辐射压的平衡被打破，引力占据了上风。这时中心核开始收缩，并逐渐变热、变稠密，同时外层得到核心收缩释放的能量剧烈膨胀，变成了红巨星。