恒星演化理论诠释了“主星序阶段”，即从恒星中心核内的氢开始燃烧直至全部生成氦。恒星在主星序阶段上称为“主序星”。各恒星体根据各自质量在主星序中存在的时间是不同的。天文学家爱丁顿发现，恒星体的质量与它为抗衡万有引力而产生的热量成正比；星体膨胀速度与产生热量成正比。产生的热量越多，星体膨胀速度越快，相应地留在主星序中的时间越短。太阳现在就处于主星序阶段，科学家计算，太阳最多有100亿年左右的时间停留在主星序阶段，至今为止它已有46亿年处于这一阶段了。大于太阳15倍质量的恒星只能在主星序阶段停留1000万年，相当于1／5太阳质量的恒星则可以存在长达10000亿年之久。
恒星漫长的青壮年期——主星序阶段一旦度过，进入老年期就会成为“红巨星”。在这个阶段，恒星将膨胀到大于本来十亿多倍的体积，因此被称为“巨星”。之所以被加上“红”，是由于随着恒星迅速膨胀，其外表面越来越远离中心，温度也随之降低，发出的光也愈发偏红。红巨星尽管温度降低，光度却增大，变得极其明亮。人类肉眼能看到的亮星，就有许多是红巨星。我们最为熟悉的就是猎户星座的“参宿四”，其直径为太阳直径的800倍，达11亿千米。若“参宿四”在太阳的位置发光，红光会遍及整个太阳系。“主序星”到“红巨星”的衰变过程，变化不仅是外在的，内核也发生了巨大的转变——从“氢核”成为“氦核”。氦核逐渐增大，氢燃烧层也不断向外扩展。
一旦形成红巨星，它便会发展到恒星演化的下一阶段——“白矮星”。外部区域迅速膨胀，氦核受反作用力向内收缩，其中的物质温度增高，内核温度最终将超过1亿度，引发氦聚变。氦核经过几百万年燃烧殆尽，而恒星的外壳混合物仍然以氢为主。这时恒星结构复杂了许多：氢混合物外壳下隐藏着一个氦层，还有一个碳球埋藏在内。这样，恒星体的核反应更加复杂，其内部温度上升，最终使其变为其他元素。红巨星外部与此同时也开始急剧地脉动振荡：恒星半径大小不定，稳定的主星序恒星变为多变的大火球。火球内部的核反应更加动荡，忽强忽弱。恒星内部核心的密度增大到每立方厘米10吨左右，此刻，一颗白矮星便在红巨星内部诞生。
白矮星的特征是体积小、亮度低、质量大、密度高。例如天狼星伴星，体积类似地球，却差不多和太阳一样重！它的密度为每立方米1000万吨左右。由白矮星的半径和质量，算出其表面重力差不多是地球表面重力的1000万～10亿倍。任何物体在这样高的压力下都将毁灭，即使原子也会被压碎；电子也将脱离原子轨道而自由运动。
由于没有热核反应来为单星系统提供能量，白矮星一边发光，温度一边降低。100亿年的漫长岁月过去后，白矮星将停止辐射而死亡，躯体会变成硬过钻石的巨大晶体——“黑矮星”，在宇宙中孤单地飘浮。
一些科学家们认为，几十亿年后，太阳会在快要灭亡时迅速膨胀，所有太阳系内的星体和星际物质都会被“吞噬”掉。到那时，太阳会剧烈地抖动，大量物质在脉动过程中被抛入星际空间，而太阳会失掉大部分的质量，其余部分则缩为白矮星。银河系中发现的大量变星表明，恒星死亡过程中脉动和质量的抛失极为普遍，一些变星每年能够抛出等于地球质量的大量物质。想要更好地了解包括太阳在内的恒星如何灭亡，可以研究这种质量的抛失。
一些科学家认为，虽然目前还不太清楚恒星的演化过程，但50亿年后，可以基本肯定太阳会成为红巨星。那时地球上的一切生命都会灭亡，地面温度将高于现在2～3倍，北温带夏季最高温度会达到100℃；而地球上的海洋也会蒸发成为一片沙漠。太阳大概会在红巨星阶段停留10亿年，光度会提高到今天的几十倍；体积也将会极大地膨胀，若从地面观察，会看见整个天空都是太阳。
当然，“世界末日”距现在还很遥远，但因为提前几十亿年了解这样的“大结局”，人们不禁会疑惑：“生命的进化必将是一场悲剧，那其意义究竟为何呢？”
脉冲星的发现与中子星的奥秘
由于大气不均匀起伏，当星光通过地球大气时，导致恒星的光看起来一闪一闪的，这称为“行星际闪烁”。充满行星际空间的太阳风引起了宇宙射电源的闪烁现象。天文学家通过射电望远镜发现的宇宙射电源，称为“射电源”，其波长从1毫米～30米，它是电磁辐射异常强的局部区域。
1967年春天，英国剑桥大学卡文迪许实验室为了进一步研究宇宙射电源，设计建造了一种新型的时间分辨率很高的射电望远镜。为了保证仪器的正常运转，天文台决定开展人工分析工作。英国天文学家休伊什教授的研究生乔丝琳·贝尔小姐接受了这一个任务。
在观测时人们发现：每到子夜时，一个神秘的射电源便会发生闪烁，同时自动化记录笔绘出了一连串间隔都是1.337秒的脉冲曲线，这个神秘的射电源发出的无线电脉冲波长是3.7米。
到1968年1月，发出这种波长3.7米的脉冲的射电源已发现了4个。根据观测到的宽16毫米的脉冲，可以断定天体的发射区尺度限定在3000千米以内。后来的精密测量表明，的确是由于该天体自转而发出的脉冲信号。
1968年2月，休伊什教授观测到的来自天体的周期性脉冲射电辐射，其周期短而且精确，仅为1.3373011秒。这一天体被天文学家形象地命名为“脉冲星”。
脉冲星的直径只有十几千米，它绕轴自转一周的时间只需三四秒钟甚至更短。它的磁场高达1万亿高斯以上，而地球磁极的磁场强度仅为0.7高斯。脉冲星的电子以无线电波的形式从它的两个磁极逃逸出来，并带出能量。脉冲星高速自转时发出的无线电波束会很有规律地到达地球。
不久后，射电天文学家在蟹状星云中发现了一颗脉冲星，它能在可见光的范围内发出辐射，它的脉动特别快。这颗脉冲星以前被认为不过是一颗普通的恒星，随着观测仪器精确度的提高，有人发现它每秒钟会闪烁30次，而且光的闪烁正好和射电辐射的时间相一致。
然而，脉冲星到底是一种什么样的天体呢？它是否一会儿膨胀一会儿收缩呢？它收缩时是否发射出能量呢？一个天体如果不是一直发射能量，而是周期间歇性的，那么，在不发射能量的时候，它一定会发生某种物理现象。它也许正绕着它自己的轴或围绕着另一个天体运转，并且每绕转一周，就发射出一股能量。
早在1934年，德国着名天文学家巴德和兹维基就在一篇论文上指出，超新星现象实际上是星体的一种粉碎性爆炸，这种爆炸包括两个方面：一方面是大量的外部物质被抛射向太空；另一方面星体的中央部分坍缩，变为一颗恒星，因为它是由排列紧密的中子构成的，所以称为“中子星”。
脉冲星被发现后，中子星又引起了广泛的注意。科学家们分析认为，只有白矮星或中子星能发出如此快速的脉冲信号。这样小的天体应当会飞快地自转，否则就不会产生上述的脉冲现象。而且，在这样的天体上，表面的某些点可能会使其中的电子通过。这样，当中子星高速自转时，电子就会从这些点逃逸出来，像一个旋转喷头喷出的水那样喷射出来，从而产生射电脉冲波，或者它每旋转一周，就会朝地球的方向喷射出一些电子，同时会逐渐失去能量。
至此，人们终于明白，天文学家曾经担心永远无法探测到的中子星就是脉冲星。
宇宙中相互残杀的星星
一般人都知道，宇宙中星体之间的距离非常遥远，彼此接近的机会很少。但经过天文学家的观测和研究，发现星球之间也存在彼此吞食、互相残杀的现象。科学家们把这类星球称为宇宙中的“杀星”。
前不久，美国天文学家就发现了这种互相吞食的现象。主角是两颗恒星，并且是一对双星，都已进入衰亡期，均属白矮星。这两个星球体积很小，可质量要比太阳大得多。经观测发现，这两颗星体靠得很近，彼此围绕着对方旋转运动。其中一颗大的恒星，在不停地吞吃比它小的那一颗。大叵星把小恒星的外层物质剥下来吸到自己身上来，自己变得越来越胖，质量和体积不断增大。而那颗被吞食的恒星，变得越来越小，最后只剩下一个光秃秃的星核了。
不止是星球之间存在着彼此吞食的现象，星系之间也在互相吞食和残杀。现在有一种理论认为，宇宙中的椭圆星系就是两个旋涡扁平星系互相碰撞、混合、吞食而形成的。有人曾经用计算机做过模拟实验：用两组质点代表星系内的恒星，分布在两个平面里，由于引力作用，星系内的恒星在一定的规律作用下相向而行，逐渐融合成一个整体。
加拿大天文学家科门迪通过观测还发现，某些巨大的椭圆形星系，其亮度分布异常，仿佛中心部位还有一个小核。他认为，这是一个质量较小的椭圆星系被巨椭圆星系吞食的结果。
但由于星系之间、天体之间距离都极为遥远，碰撞和吞食的机会很少，所以，要想证实以上说法是不是成立，还需要一段时间。
探寻X行星
茫茫宇宙，浩瀚无垠，我们所居住的地球不过是沧海一粟。作为太阳系家族中的一分子，地球有其他8个兄弟行星，按距离太阳的远近，依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星（2006年8月24日，国际天文联合会宣布冥王星为一颗矮行星，不再属于太阳系九大行星之列）。人类自诞生以来，一直对自己所居住的地球及地外环境进行着不懈的探索。人类的智慧是不可估量的，早在进入文明历史之前，人类就已经确定了水星、金星、火星、木星和土星的存在，并对这5颗星体进行了长期的追踪观测，只不过那时地球连同这5个星体的行星身份还未被知晓。16世纪时，一批学者用自己的鲜血甚至生命换来了真理的曙光，在他们的努力下，“地心说”不攻自破，使人们普遍接受了我们所处的星系是以太阳为中心，这个家族中有6个行星成员的科学理论。随着科学的发展和观测技术的进步，人们不断修正着关于宇宙的理论体系。1781年发现了天王星，1846年发现了海王星，1930年发现了冥王星。此时，许多科学家认为太阳系的结构已趋于完美了，也就是说，太阳系中的行星只有这9颗了。
但也有一些科学家对这种说法表示怀疑，他们认为冥王星并不是太阳系最远、最后的一颗大行星，太阳系里还有处于冥王星之外的第10颗行星存在。有人称这第10颗行星为“冥外行星”，还有人称它为“X行星”，一语双关，既表示了它的未知性，也巧妙地表达出罗马数字中“10”的意思。
人们之所以这么热衷于X行星存在的讨论，很大原因是考虑到发现天王星、海王星和冥王星的过程，正是因为这种大胆猜测和不懈探索。
天王星的发现者是德国天文学家威廉·赫歇尔（1738～1822）。1781年3月13日夜晚，他发现天角一颗恒星旁边有一个模糊的斑点，经过几天的观察，他确定这个斑点是不断移动的。这说明它不是恒星，但究竟是什么还无从考证。赫歇尔认为是一颗彗星，并写了一份关于它的报告递交给英国皇家学会。这枚“彗星”的发现轰动了整个欧洲，使得许多天文学家都来计算它的轨道。在进一步的观测和计算过程中，人们发现这颗彗星没有“彗发”，也没有“彗尾”，并且拥有接近正圆形的运行轨道而不是像一般彗星的扁长的椭圆形轨道。种种迹象表明这颗新发现的星体是一颗行星。最终人们承认它是太阳系的另一颗行星，并将它命名为“乌拉努斯”，即我们所熟悉的“天王星”。
经过认真测算之后，人们发现与地球相比，天王星的直径是地球的3.98倍，质量是地球的14.8倍，离太阳的距离是地球与太阳距离的19.2倍，是个不折不扣的大家伙。紧接着人们又根据牛顿定律计算出了天王星运动的理论轨道，这与观测到的实际轨道略有偏离，于是有人断言，在天王星之外一定还有别的干扰它的行星。1846年8月，法国天文学家勒威耶发现了海王星，并以古罗马传说中海神的名字“尼普顿”命名。
这证实了人类的理论猜想是可以变为现实的，因此，当天文学家们发现海王星的实际轨道和理论轨道仍不完全相符时，便立刻提出了大胆假设，认为在海王星的外围还存在一颗没有被发现的行星。
随着人们对天王星和海王星的观测工作进一步精确化，这两颗行星的实际轨道也逐渐显示出与理论值的微小偏差。人们越来越强烈地意识到，这两颗行星的运动还在受着其他未知天体的影响。但是海王星离我们已经非常远了，要在更遥远的浩瀚星空中找到一颗并不显眼的陌生行星是一件非常困难的事情。1930年，美国天文学家汤博在检查双子座的一张照片时终于找到了这颗行星，通过一段时间的连续观测，科学界确认了它就是太阳系的第九大行星，位于海王星以外约16亿千米的冥王星。汤博用古希腊神话中冥王“普鲁通”的名字为它命名。
专门用于改进轨道理论的电子计算机经过测算得出结论，如果冥王星是影响天王星和海王星运转偏离的全部因素，则它的质量必须达到地球质量的1／10。然而根据美国天文学家克里斯蒂在冥王星周围发现的一颗冥卫星，可以精确地测定出冥王星的总质量只能抵得上0.0022个地球，远远没有达到上述的要求。
冥王星的“不够秤”使它根本不可能对天王星和海王星的运动造成巨大影响，由此，第十颗大行星——“X行星”又成为21世纪的大胆预言。
20世纪70年代，美国先后发射了“先驱者10号”、“先驱者11号”、“旅行者1号”和“旅行者2号”空间探测器，它们飞掠木星、土星、天王星、海王星，甚至会飞出太阳系去进一步探索更为广泛的宇宙空间，寻找“X行星”也是其中的一项重要任务。但目前发回的照片及资料还没有显示有新行星的存在。不过，这并未使天文学家探索的脚步有任何停顿。
同时试图利用偏移理论来确定第十颗行星位置的美国天文学家罗伯特·哈林顿认为，这颗行星的质量应当是地球的2～3倍，比天王星和海王星小。它距离太阳约为150亿千米，轨道周期为1000年，由于轨道过长，其椭圆形趋势更为明显。它位于南部天空，轨道与太阳系平面的倾角为30度，极有可能在南十字星座附近的半人马星座，目前正在远离我们而行。