La evolución estelar describe el proceso en el que las estrellas se forman, se queman durante un período prolongado de tiempo y finalmente mueren. En el camino, la estrella lucha con la gravedad y el consumo de combustible en un intento por mantener el equilibrio. Gran parte de la evolución estelar es teoría, ya que los humanos no han vivido el tiempo suficiente para observar el ciclo de vida completo de una sola estrella, pero gracias a la gran cantidad de estrellas en varias etapas esparcidas por el universo, ha sido posible hacer estudios y conjeturas inteligentes sobre cómo evolucionan las estrellas con el tiempo, y el proceso parece ser relativamente predecible.
El proceso de evolución estelar comienza con la formación de una estrella. Las estrellas se forman en lo que se conoce como “nubes moleculares gigantes”, masas arremolinadas de gases y partículas. Con el tiempo, estas nubes sufren un colapso gravitacional, generando protoestrellas, cuerpos celestes que tienen el potencial de convertirse en estrellas. El tipo de estrella en la que evolucionará una protoestrella depende de su composición química. A medida que la estrella se junta gradualmente, comienzan a ocurrir una serie de reacciones nucleares que hacen que la estrella gane luminosidad.
Eventualmente, una estrella consumirá su combustible, colapsando típicamente y desencadenando otra reacción en cadena de eventos que hacen que la estrella se queme extremadamente caliente y brillante. Dependiendo del tipo de estrella, puede convertirse en una enana blanca, una estrella de neutrones o un agujero negro cuando muere, a menudo precediendo este evento con una supernova fantástica, causada por una reacción en cadena descontrolada. La evolución estelar ocurre constantemente en todo el universo a medida que las estrellas van y vienen.
Cada etapa de la vida de una estrella se puede trazar en un gráfico como el Diagrama de Hertzsprung-Russel. El gráfico compara el color, el tamaño, la luminosidad y la temperatura de la estrella. Las estrellas de una determinada clase tienden a agruparse en tales diagramas, lo que demuestra relaciones claras entre tipos específicos de estrellas que se pueden utilizar para aprender más sobre las estrellas en general. Con este gráfico, los científicos pueden tomar observaciones sobre varias estrellas y convertirlas en distancia de la Tierra y otros datos útiles sobre la evolución estelar.
Muchas estrellas caen en una clasificación conocida como secuencia principal, refiriéndose a un grupo de estrellas característico que se puede ver en muchos gráficos utilizados para trazar estrellas por característica. El Sol es un ejemplo de una estrella de secuencia principal y permanecerá estable durante al menos cinco mil millones de años más, según la mayoría de las estimaciones. Al final del período de la secuencia principal, el sol se convertirá en una gigante roja, expandiéndose considerablemente a medida que gasta su combustible y envolviendo varios planetas, incluida la Tierra, en el camino.