恒星演化理論詮釋了“主星序階段”，即從恒星中心核內的氫開始燃燒直至全部生成氦。恒星在主星序階段上稱為“主序星”。各恒星體根據各自質量在主星序中存在的時間是不同的。天文學家愛丁頓發現，恒星體的質量與它為抗衡萬有引力而產生的熱量成正比；星體膨脹速度與產生熱量成正比。產生的熱量越多，星體膨脹速度越快，相應地留在主星序中的時間越短。太陽現在就處於主星序階段，科學家計算，太陽最多有100億年左右的時間停留在主星序階段，至今為止它已有46億年處於這一階段了。大於太陽15倍質量的恒星隻能在主星序階段停留1000萬年，相當於1／5太陽質量的恒星則可以存在長達10000億年之久。
恒星漫長的青壯年期——主星序階段一旦度過，進入老年期就會成為“紅巨星”。在這個階段，恒星將膨脹到大於本來十億多倍的體積，因此被稱為“巨星”。之所以被加上“紅”，是由於隨著恒星迅速膨脹，其外表麵越來越遠離中心，溫度也隨之降低，發出的光也愈發偏紅。紅巨星盡管溫度降低，光度卻增大，變得極其明亮。人類肉眼能看到的亮星，就有許多是紅巨星。我們最為熟悉的就是獵戶星座的“參宿四”，其直徑為太陽直徑的800倍，達11億千米。若“參宿四”在太陽的位置發光，紅光會遍及整個太陽係。“主序星”到“紅巨星”的衰變過程，變化不僅是外在的，內核也發生了巨大的轉變——從“氫核”成為“氦核”。氦核逐漸增大，氫燃燒層也不斷向外擴展。
一旦形成紅巨星，它便會發展到恒星演化的下一階段——“白矮星”。外部區域迅速膨脹，氦核受反作用力向內收縮，其中的物質溫度增高，內核溫度最終將超過1億度，引發氦聚變。氦核經過幾百萬年燃燒殆盡，而恒星的外殼混合物仍然以氫為主。這時恒星結構複雜了許多：氫混合物外殼下隱藏著一個氦層，還有一個碳球埋藏在內。這樣，恒星體的核反應更加複雜，其內部溫度上升，最終使其變為其他元素。紅巨星外部與此同時也開始急劇地脈動振蕩：恒星半徑大小不定，穩定的主星序恒星變為多變的大火球。火球內部的核反應更加動蕩，忽強忽弱。恒星內部核心的密度增大到每立方厘米10噸左右，此刻，一顆白矮星便在紅巨星內部誕生。
白矮星的特征是體積小、亮度低、質量大、密度高。例如天狼星伴星，體積類似地球，卻差不多和太陽一樣重！它的密度為每立方米1000萬噸左右。由白矮星的半徑和質量，算出其表麵重力差不多是地球表麵重力的1000萬～10億倍。任何物體在這樣高的壓力下都將毀滅，即使原子也會被壓碎；電子也將脫離原子軌道而自由運動。
由於沒有熱核反應來為單星係統提供能量，白矮星一邊發光，溫度一邊降低。100億年的漫長歲月過去後，白矮星將停止輻射而死亡，軀體會變成硬過鑽石的巨大晶體——“黑矮星”，在宇宙中孤單地飄浮。
一些科學家們認為，幾十億年後，太陽會在快要滅亡時迅速膨脹，所有太陽係內的星體和星際物質都會被“吞噬”掉。到那時，太陽會劇烈地抖動，大量物質在脈動過程中被拋入星際空間，而太陽會失掉大部分的質量，其餘部分則縮為白矮星。銀河係中發現的大量變星表明，恒星死亡過程中脈動和質量的拋失極為普遍，一些變星每年能夠拋出等於地球質量的大量物質。想要更好地了解包括太陽在內的恒星如何滅亡，可以研究這種質量的拋失。
一些科學家認為，雖然目前還不太清楚恒星的演化過程，但50億年後，可以基本肯定太陽會成為紅巨星。那時地球上的一切生命都會滅亡，地麵溫度將高於現在2～3倍，北溫帶夏季最高溫度會達到100℃；而地球上的海洋也會蒸發成為一片沙漠。太陽大概會在紅巨星階段停留10億年，光度會提高到今天的幾十倍；體積也將會極大地膨脹，若從地麵觀察，會看見整個天空都是太陽。
當然，“世界末日”距現在還很遙遠，但因為提前幾十億年了解這樣的“大結局”，人們不禁會疑惑：“生命的進化必將是一場悲劇，那其意義究竟為何呢？”
脈衝星的發現與中子星的奧秘
由於大氣不均勻起伏，當星光通過地球大氣時，導致恒星的光看起來一閃一閃的，這稱為“行星際閃爍”。充滿行星際空間的太陽風引起了宇宙射電源的閃爍現象。天文學家通過射電望遠鏡發現的宇宙射電源，稱為“射電源”，其波長從1毫米～30米，它是電磁輻射異常強的局部區域。
1967年春天，英國劍橋大學卡文迪許實驗室為了進一步研究宇宙射電源，設計建造了一種新型的時間分辨率很高的射電望遠鏡。為了保證儀器的正常運轉，天文台決定開展人工分析工作。英國天文學家休伊什教授的研究生喬絲琳·貝爾小姐接受了這一個任務。
在觀測時人們發現：每到子夜時，一個神秘的射電源便會發生閃爍，同時自動化記錄筆繪出了一連串間隔都是1.337秒的脈衝曲線，這個神秘的射電源發出的無線電脈衝波長是3.7米。