忽明忽暗的變星
天文學上把那些亮度時常變化的恒星稱作變星。現在已發現的變星有2萬多顆，著名的造父變星、新星、超新星等都屬於變星。
恒星亮度變化的原因很多。由於恒星空間位置變化引起亮度變化的變星，稱為幾何變星。例如，有一種幾何變星叫食變星，因為引起它們亮度變化的原理和日食月食差不多。它們實際是一對雙星，兩顆星總在捉迷藏，一會兒你跑到我背後，一會兒我又跑到你背後，相互遮蔽。脈動變星是名副其實的變星，它的亮度變化完全是由星體內部變化引起的。脈動變星的星體，時而收縮，時而膨脹，就像人的脈搏跳動似的。它在收縮時變亮，膨脹時變暗。脈動變星一般都是較老的恒星，它們正處於崩潰的邊緣，很不穩定。不過，很多脈動變星明暗交替的時間卻是不變的，這個時間稱為光變周期。
造父變星是一種脈動變星。它有一種很奇特的性質，即發光本領越大（也就是絕對星等越大）的，它的光變周期也越長。因此，絕對星等和光變周期兩者可以對號入座。一顆造父變星，隻要測出它的光變周期，就可以對號找到它的絕對星等。把絕對星等和它的目視星等加以比較，便能算出這顆造父變星離我們有多遠。所以在測量河外星係以及星團的工作中，造父變星是個好幫手。
還有各種各樣的不規則變星。它們變化的形式和原因都很複雜。比如有一類金牛座T型變星，它們的亮度變化很快，而且反複無常。
相伴相隨的雙星
月亮繞地球旋轉，地球繞太陽旋轉，都是因為彼此之間有萬有引力的作用。恒星之間也存在引力，這使得有些靠得比較近的恒星互相繞轉。被引力係在一起、互相繞轉的兩顆星就叫物理雙星。
有些物理雙星憑目測就能發現，有些必須借助精密儀器，通過細致分析才能發現。前者叫目視雙星，後者叫分光雙星。
有一類特殊的雙星卻不是由引力係在一起的。它們本來是兩顆距離遙遠、互不關聯的恒星，但由於在我們看來彼此相距很近，所以它們也被看做是雙星。這種雙星叫光學雙星。光學雙星不是真正的雙星。
雙星中較亮的一顆叫主星，另一顆叫伴星。雙星之間的搭配是五花八門的，有的主星比伴星重，有的伴星比主星重；有的主星是爆發變星，有的是脈動變星，有的是其他變星：白矮星、中子星、紅巨星，甚至是黑洞。
雙星的結構引起許多天文學家的興趣，也為我們揭示了恒星世界的一些奧秘。部分雙星為我們提供了測定恒星的大小、形狀、密度、質量、距離的便利條件，並為研究恒星及各種恒星集團的起源、演化問題開拓了新的天地。
壯年恒星——主序星
主序星是處於壯年期的恒星。現在的太陽就在主序星階段，年齡已有50億歲了。
從幼年期開始，恒星就在引力的作用下不斷收縮。當中心溫度達到700萬攝氏度時，恒星內部最豐富的元素——氫聚變成氦的熱核反應開始了。熱核反應造成的滾滾熱浪產生了巨大的向外的壓力，與向內的恒星引力相抗衡，促使星球停止收縮。星球內部的熊熊烈火燒透球殼，整個星球便成為一個大火球。這時的恒星可以長期處於穩定狀態，稱為主序星。
當恒星演化為主序星時，它的亮度大小將由恒星的質量所決定。例如質量為太陽20倍左右的恒星，在這個穩定的主序星階段，將成為亮度和溫度很高的藍巨星或藍白巨星；質量為太陽幾倍的恒星，將成為白星或黃白星；質量與太陽差不多的恒星便成為亮度和表麵溫度與太陽相仿的黃矮星；而質量小於太陽的恒星則成為亮度很小、表麵溫度很低的紅矮星。
主序星內部儲存著充足的燃料氫，能維持長時間的燃燒。恒星一生的大部分時間都停留在主序星階段，我們看到的大多數恒星都是主序星。質量大的恒星因燃燒劇烈，燃料消耗快，它在主序星階段的時間就較短，但最短也有幾百萬年。質量較小的恒星，熱核反應速度較慢，氫的消耗也較慢，因而它穩定在豐序星階段時間就較長，最長的可達10萬億年。太陽處於這個穩定階段，它已經穩定地“燃燒”了足足50億年了。據估計，太陽在主序星階段的時間可長達100億年。
晚年恒星——紅巨星
也許誰也不會想到，再過幾十億年，太陽會突然膨脹起來，變成一個大火球，離太陽最近的水星和金星將被它吞沒；地球即使不被吞沒，表麵溫度也可能高達1000攝氏度以上，地球上所有生命都將毀滅。這是一般恒星都會經曆的晚年階段，天文學上稱為紅巨星階段。
係外行星圍繞紅巨星恒星演變到主序星階段末期時，除了外殼部分，它內部的氫基本上已經轉化成氦而使熱核反應停止。這時，恒星的中心部分就會在引力作用下發生收縮，使溫度升高，並且釋放出巨大的能量，從而使外殼急劇膨脹，整個恒星便像氣球一樣被吹大了。外殼的膨脹使恒星的表麵積增大，表麵溫度降低，而總發光量增加。這樣，它就變成一顆亮度大、溫度低的紅色星——紅巨星。恒星從主序星到紅巨星的轉化過程很快就能完成。