Маса є однією з важливих характеристик зірок. Цікаво відзначити, що досить поширені подвійні зірки - утворюються поблизу один одного і обертаються навколо загального центру. Їх налічується від 30 до 50 відсотків від загального числа зірок. Виникнення подвійних, ймовірно, пов'язано з розподілом моменту кількості руху вихідного хмари. Якщо у такої пари утворюється планетна система, то рух планет може бути досить хитромудрим, а умови на їх поверхнях будуть сильно змінюватися в залежності від розташування планети на орбіті по відношенню до світил. Цілком можливо, що стаціонарних орбіт, на зразок тих, що можуть існувати в планетних системах одинарних зірок (і існують в Сонячній системі), чи не виявиться зовсім. Звичайні, одинарні зірки в процесі свого утворення починають обертатися навколо своєї осі.
Іншою важливою характеристикою є радіус зірки. Існують зірки - білі карлики, радіус яких не перевищує радіуса Землі, існують і такі - червоні гіганти, радіус яких сягає радіусу орбіти Марса. Хімічний склад зірок по спектроскопическим даними в середньому такий: на 10000 атомів водню припадає 1000 атомів гелію, 5 атомів кисню, 2 атома азоту, 1 атом вуглецю, інших елементів ще менше. Через високі температур атоми іонізуються, так що речовина зірки є в основному воднево-гелієвої плазмою - в цілому електрично нейтральної сумішшю іонів і електронів. Залежно від маси і хімічного складу вихідного хмари утворилася зірка потрапляє на ту чи іншу ділянку так званої головної послідовності на діаграмі Герцшпрунга-Рассела. Остання являє собою координатну площину, на вертикальній осі якої відкладається світність зірки (тобто кількість енергії, випромінюваної їй в одиницю часу), а на горизонтальній - її спектральний клас (що характеризує колір зірки, який в свою чергу залежить від температури її поверхні. при цьому "сині" зірки більш гарячі, ніж "червоні", а наше "жовте" Сонце має проміжну температуру поверхні близько 6000 градусів) (рис.2). Традиційно спектральні класи від гарячих до холодних позначаються буквами O, B, A, F, G, K, M (послідовність легко запам'ятати за допомогою мнемонічного правила "O, Be A Fine Girl, Kiss Me"), при цьому кожен клас ділиться на десять підкласів. Так, наше Сонце має спектральний клас G2. На діаграмі видно, що більшість зірок розташовується вздовж плавної кривої, що йде з лівого верхнього кута в правий нижній. Це і є головна послідовність. Наше Сонце також знаходиться на ній. У міру "вигорання" водню в центрі зірки її маса трохи змінюється і зірка трохи зміщується вправо уздовж головної послідовності. Зірки з масами порядку сонячної знаходяться на головній послідовності 10-15 млрд. Років (наше Сонце знаходиться на ній вже близько 4,5 млрд. Років). Поступово енергії в центрі зірки виділяється все менше, тиск падає, ядро стискається, і температура в ньому зростає. Ядерні реакції протікають тепер тільки в тонкому шарі на кордоні ядра всередині зірки. В результаті зірка в цілому починає "розбухати", а її світність збільшуватися. Зірка сходить з головної послідовності і перебирається в правий верхній кут діагрaмми Герцшпрунга-Рассела, перетворюючись в так званий "червоний гігант". Після того, як температура сжимающегося (тепер уже гелієвого) ядра червоного гіганта досягне 100-150 млн. Градусів, починається нова ядерна реакція синтезу - перетворення гелію в вуглець. Коли і ця реакція вичерпає себе, відбувається скидання оболонки - істотна частина маси зірки перетворюється в планетарну туманність. Гарячі внутрішні шари зірки виявляються "зовні", і їх випромінювання "роздуває" відокремилась оболонку. Через кілька десятків тисяч років оболонка розсіюється, і залишається невелика дуже гаряча щільна зірка. Повільно остигаючи, вона переходить в лівий нижній кут діаграми і перетворюється в "білий карлик". Білі карлики, мабуть, являють собою заключний етап нормальної еволюції більшості зірок.
Якщо маса зірки, що залишилася після скидання оболонки "червоним гігантом" перевершує сонячну в 1,2-2,5 рази, то, як показують розрахунки, стійкий "білий карлик" утворитися не може. Зірка починає стискатися, і її радіус досягає незначних розмірів в 10 км, а щільність речовини такої зірки перевищує щільність атомного ядра. Передбачається, що така зірка складається з щільно упакованих нейтронів, тому вона так і називається - нейтронна зірка. Відповідно до цієї теоретичної моделі у нейтронної зірки є сильне магнітне поле, а сама вона обертається з величезною швидкістю - кілька десятків або сотень оборотів в секунду. І тільки виявлені (саме в Крабовидної туманності) в 1967 році пульсари - точкові джерела імпульсного радіовипромінювання високої стабільності - мають саме такими властивостями, яких слід було очікувати від нейтронних зірок. Спостережуване явище підтвердило концепцію.
Якщо ж залишилася маса ще більше, то гравітаційне стиснення нестримно стискає речовина і далі. Вступає в дію одне з передбачень загальної теорії відносності, згідно з яким речовина стиснеться в точку. Це явище називається гравітаційним колапсом, а його результат - "чорною дірою". Ця назва пов'язана з тим, що гравітаційна маса такого об'єкта настільки велика, сили тяжіння настільки значні, що не тільки якесь матеріальне тіло не може покинути околицю чорної діри, але навіть світло - електромагнітний сигнал - не може ні позначитися, ні вийти "назовні ". Таким чином, безпосередньо спостерігати чорну діру неможливо, можна лише здогадатися про її існування за непрямими ефектів. Рухаючись в просторі у напрямку до чорної діри (про яку ми поки нічого не знаємо), можна виявити, що малюнок сузір'їв, розташованих прямо по курсу починає змінюватися. Це пов'язано з тим, що світло, що йде від зірок і проходить неподалік від чорної діри, відхиляється її тяжінням. У міру наближення до дірі виникне порожня область, оточена світяться точками-зірками, в тому числі і такими, яких раніше не спостерігалося. Світло від деяких зірок може, проходячи повз діри, повертати навколо неї, а потім потрапляти в приймальні пристрої спостерігача. Таким чином, одна зірка може давати кілька зображень в різних місцях. Все це, звичайно, суперечить як нашому життєвому досвіду, так і класичним уявленням, згідно з якими світло поширюється прямолінійно. Однак на користь існування чорних дір говорить цілий ряд непрямих астрономічних спостережень, а відхилення світла під дією гравітаційного тяжіння реєструється вже при проходженні променя повз такого "нормального" об'єкта, як Сонце.
На тлі перерахованих відомостей про будову Всесвіту основна космологічна проблема - звідки ж взялося початкове хмара міжзоряного речовини, з якого походять всі ці об'єкти, - залишається як і раніше загадкової. Затвердження "Всесвіт існував завжди" залишає місце для питання, чи завжди вона була такою, якою ми бачимо її зараз. Адже якщо Всесвіт зберігає свої властивості в часі і є більш-менш рівномірний розподіл зірок в просторі, то виникає т.зв. "Фотометричний парадокс": нічне небо повинно сяяти, оскільки в будь-якому напрямку ближче або далі від нас буде матися зірка. Але цього ми не бачимо. Зате ми виявили, що має місце червоне зміщення. І вважаємо, що все галактики розлітаються. Значить, колись всі вони були поблизу один від одного в якійсь малій області. А в "іншому просторі" було порожньо, і, отже, говорити про те, що рівномірний розподіл зберігалося постійно, не доводиться. Таким чином, Всесвіт еволюціонує. В даний час вважають, що приблизно 25 млрд. Років тому вся речовина була зосереджена в одній точці. Така ситуація не дозволяє говорити про існування навіть таких основоположних понять, як простір і час. Не було тоді ні простору, ні часу в звичайному сенсі. Потім стався Великий Вибух, в результаті якого утворилися протони, електрони і інші елементарні частинки. Взаємодія випромінювання з речовиною на певному етапі призвело до того, що випромінювання і речовина стали еволюціонувати з різним темпом. Про це ми можемо здогадатися по існуванню так званого реліктового випромінювання, що характеризує ранню стадію розвитку Всесвіту, яке зараз спостерігається у вигляді однорідного фону довгохвильового випромінювання, що спостерігається з будь-якого напрямку. Частинки стрімко розліталися, взаємодіючи між собою в умовах гігантських температур, поступово утворилися хмари, зірки, в надрах яких відбуваються процеси ядерного синтезу важких елементів, і до теперішнього часу ми маємо те, що маємо. Але до чого ж це все призведе? Все залежить від того, яка середня щільність речовини у Всесвіті. Якщо вона більше деякого критичного значення, то реалізується модель замкнутої Всесвіту. Під дією сил гравітаційного тяжіння розширення припиниться (приблизно ще через 25 млрд. Років) і почнеться стиснення, в результаті якого вся речовина знову стиснеться в точку. Якщо ж щільність менше критичної, то гравітаційні сили не зможуть зупинити розширення. Реалізується модель відкритої Всесвіту. Через 1015 років зірки охолонуть, через 1 019 вони покинуть свої галактики, ще через неймовірно великі проміжки часу (якщо відомі зараз фізичні закони все ще будуть діяти) в результаті радіоактивного розпаду все речовина перетвориться в залізо, ще набагато пізніше залізні "краплі" перетворяться в нейтронні зірки і чорні діри, які через 1067 років випаруються. Оцінити щільність спостережуваного Всесвіту непросто, хоча останні дані вказують на те, що, ймовірно, вона нижче критичної, і Всесвіт є відкритою.
Біля однієї з зірок цієї Всесвіту обертається дев'ять планет, в число яких входить і наша Земля. А як утворилися планети? Чи є існування у зірок планетних систем закономірним або випадковою подією? Так, І. Кант і П. Лаплас були прихильниками закономірності виникнення планет. Обидва вони вважали, що все починалося з туманності, яка згодом перетворилася на зірку, навколо якої оберталися планети. Однак Кант вважав, що туманність була холодною, потім вона стала стискатися, утворилося Сонце, а потім з нього виділилися планети. У той час як Лаплас вважав, що туманність була гарячою, стискаючись, вона сформувала кільця, які згодом стали планетами, а потім центральна частина стиснулася ще сильніше і перетворилася на зірку. "Критичним питанням" до кожної з гіпотез є питання про розподіл моменту кількості руху в Сонячній системі. Скласти уявлення про цю характеристиці можна на прикладі фігуриста, що виконує обертання. Поки його руки широко розведені в сторони, обертання досить повільно, частина моменту кількості руху зосереджена в них. Якщо ж фігурист щільно притисне руки до тіла, його обертання прискориться. У Сонячній системі 98% повного моменту кількості руху припадає на орбітальний рух планет, і тільки 2% на обертання Сонця, яке, хоча і містить переважну частину маси всієї системи, обертається порівняно повільно. Стало бути, необхідно пояснити, як могло виникнути таке перерозподіл моменту кількості руху в процесі освіти системи зірка-планети.
Прихильники випадкового утворення планет (Джинс, Шмідт, Літтлтон) обговорювали різні варіанти зіткнення (близького проходження) двох зірок або проходження зірки через хмару міжзоряного пилу, в результаті чого у зірки і могли б утворитися планети: або з частини її речовини, що вирвався під дією гравітації другий зірки, або з речовини хмари. Однак, хоча і обґрунтована розрахунками, ця гіпотеза є менш привабливою, оскільки в цьому випадку лише у однієї з приблизно 100000 зірок могла б бути планетна система - аж надто малоймовірним є таке зіткнення або навіть проходження.
На щастя, в результаті спостереження спектрів, випромінюваних краями зірок, що обертаються "до нас" або "від нас", було виявлено, що для зірок аж до класу F5 головної послідовності характерно швидке обертання, а зірки наступних класів обертаються приблизно як наше Сонце. При цьому, якщо подумки "скинути" всі планети Сонячної системи на Сонце, то із закону збереження моменту кількості руху буде слідувати, що Сонце має після цього закрутитися в 50 разів швидше - в точності так, як швидко обертаються зірки. Це наводить на думку про утворення планетних систем в процесі еволюції зірок: гарячіша і потужно випромінює зірка в якийсь момент скидає в навколишній простір частину свого речовини (це і будуть згодом планети), сама уповільнює своє обертання й "зсувається" уздовж головної послідовності в ту її область, де знаходиться і наше Сонце. Придумали і можливий механізм передачі моменту кількості руху. При відділенні речовини від обертової зірки їх загальне магнітне поле гальмує обертання зірки, а диск отделяющегося речовини поступово відсувається від її поверхні. Ці міркування привели до того, що за сучасними оцінками приблизно 20% зірок мають планетні системи. Вважають, що важливу роль відіграють і спалахи наднових, що стимулюють утворення сонячних туманностей, а також випромінювання космічних мазерів.