人类对恒星演化过程的了解，要比对恒星起源的认识更为全面和深入。
经过恒星的幼年，恒星才真正成为一颗天体。年轻的恒星仍在收缩，因此温度仍在升高。升到1000万℃以上时，星系核心的氢元素开始进行聚变反应，并释放出能量。这样一来，恒星变得比较稳定，并进入“青壮年期”。
人类对恒星的演化过程的科学研究中，最重要的成就是20世纪初丹麦天文学家赫次普龙和美国天文学家罗素对恒星光谱和光度关系的研究，他们将此绘制成图，人们称此图为赫次普龙—罗素图，简称赫罗图。由此图可知，恒星要经过主序星（青壮年）阶段和红巨星（老年）阶段。
赫罗图非常直观，人们借此可发现在观测到的恒星中，有90%是处在主序星阶段（太阳也处在这个阶段）。这个阶段是恒星经历最长的阶段，约几亿年到几十亿年。这时的恒星已不再收缩了，燃烧后的能量全部辐射掉。它的主要特征是：大质量恒星温度高，光度大，颜色偏蓝；小质量恒星温度低，光度小，颜色偏红。(www.xing528.com)
当恒星变老成为一颗红巨星时，在它的核反应中，除了氢之外，氦也开始燃烧，接着又有碳加入燃烧行列。此时它的中心温度更高，可达几亿度，发光强度也在升高，体积也变得庞大。猎户座的参宿四就是一颗最老的红巨星。太阳老了之后也会变成红巨星，那时它将膨胀得非常大，以至于会把地球吞掉——如果那时人类还存在着，就要“搬家”了，搬到离太阳远一些的行星上去居住。
赫罗图的建立，是天体物理学研究取得的重要成就之一。但是由于材料尚不够完善，人们对恒星演化过程的许多细节还不是很清楚，如星际物质的化学成分，尘埃和气体的比例，尘埃的吸收能力等，这也使恒星演化理论受到了很大的挑战。
黑暗的夜空中一颗颗恒星在不断演化
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