恒星的结局取决于质量和演化过程
恒星的死亡是指恒星经历依靠核聚变发光的漫长时期之后，留下致密残骸或将物质抛向太空的最后演化过程。像太阳这样的恒星预计会留下白矮星，而质量大得多的恒星可能形成中子星或黑洞。恒星会迎来怎样的结局，取决于它的质量和此前经历的变化。
这里的质量是指构成恒星的物质的量，与描述外观大小的半径不同。恒星大幅膨胀，并不意味着它增加了相应数量的物质；膨胀期间，它反而可能失去外层物质。
核聚变维持恒星内部的热和光
太阳的中心发生着轻原子核结合的核聚变。氢原子核转变为氦原子核时释放的能量维持内部的高温，最终以光的形式辐射到太空。恒星在中心持续进行氢核聚变的漫长时期称为主序阶段。
引力将恒星的物质拉向内部。同时，高温气体和光产生压力，而越靠近恒星内部越高的压力会产生向外的力。主序星在这两种作用大致平衡时保持自身结构。
当中心可用的氢逐渐减少，产生能量的方式和恒星结构也会变化。即使中心的氢已经耗尽，外围壳层的氢仍可能发生反应，或者温度更高的中心开始进行氦反应。后续使用的燃料和发生的核反应，取决于恒星的质量和演化阶段。
像太阳这样的恒星会失去外层，留下高温的核心
像太阳这样的恒星在中心氢耗尽后，内部结构发生变化，经历外层大幅膨胀的巨星阶段。在演化过程中，中心的氦成为制造碳和氧的原料。恒星将外层物质释放到太空，最终露出小而炽热的中心部分。
这样留下的核心就是白矮星。白矮星是一种密度极高的天体，在与地球相近的大小内聚集着可与太阳相比的质量。即使中心核聚变供应新能量的时期已经结束，它仍能通过释放储存的热量，继续发光很长时间。太阳的未来预计也会遵循这条路径。
对太阳未来的预测，是将许多恒星及其残骸的观测与恒星演化理论进行对照的结果。我们尚未观测到太阳变成巨星并留下白矮星的完整过程。
大质量恒星的核心可能坍缩
质量远大于太阳的恒星，中心温度可以升得更高，并经历制造比碳、氧更重的元素的阶段。在铁族元素积累的核心中，通过聚变成更重原子核的反应难以获得能量。如果核心质量持续增加，内部压力难以抵抗引力，就可能发生剧烈坍缩。
如果坍缩释放的一部分能量将外层向外推开，就会发生极为明亮的爆炸，称为核心坍缩超新星。外层物质向太空扩散，中心可能留下小得多的残骸。爆炸的具体过程和残留天体的种类，是通过观测和计算研究的。
中子星是一种致密残骸，其物质含有极多的中子，而中子是构成原子核的粒子之一。最深处的物质究竟处于什么状态，仍是研究中的问题。如果剩余核心足够重，且条件允许坍缩继续，就可能形成黑洞。黑洞具有一道边界，从边界内部无法向外发送光或信号。
观测残留天体，可以区分不同的演化路径
在超新星遗迹蟹状星云中，人们观测到正在扩散的物质和一颗快速旋转的中子星。天文学家通过研究残骸发出的光及其运动，追溯爆炸前的恒星和爆炸过程。这些残留天体让关于恒星结局的解释能够与实际观测相比较。
恒星的结局不仅与初始质量有关，还取决于它失去了多少物质，以及如何与邻近恒星相互作用。由引力束缚、相互绕转的两颗恒星称为双星；在紧密的双星系统中，物质可能从一颗恒星转移到另一颗。天文学家也研究双星系统中的白矮星被爆炸性核反应摧毁的Ia型超新星。这条路径与大质量恒星的核心坍缩不同。
- 像太阳这样的恒星的代表路径 经历巨星阶段，失去外层，留下白矮星。
- 质量大得多的恒星的代表路径 核心坍缩后，根据条件，可能留下中子星或黑洞。
这两条路径是帮助理解整体过程的概括。并非所有大质量恒星都会经历明亮的超新星爆炸，也并非都会留下同一种残骸。要准确预测恒星的结局，需要考虑质量以外的更多条件。
抛出的物质混入下一代恒星和行星的原料
恒星失去的外层物质会与恒星之间的气体混合，其中一部分后来进入新的恒星和行星系统。这些物质既包含恒星原本就有的元素，也包含它内部核反应制造的元素。新元素的产生与已有元素在宇宙中的扩散，是可以区分的两个过程。
形成太阳系的物质中，也含有早于太阳存在的天体留下的成分。其中还有氢等源自早期宇宙的成分，因此不能把我们周围的所有元素都解释为同一种超新星的产物。研究恒星留下了什么，也是在了解下一代恒星和行星的原料来自哪里。