对恒星孕育行星的完整过程有了一个大体的了解之后，现在我们或许应该研究一下恒星本身。
恒星的一生经历了哪些事情？恒星到底是怎么诞生的，它在漫长的一生中经历过哪些变化，最终又将走向什么样的结局？
要研究恒星，我们可以从太阳入手，它是银河系亿万恒星中相当典型的一颗。首先我们知道，作为一颗恒星，太阳的寿命长得不可思议；“考古”证据表明，太阳已经以同样的亮度燃烧了几十亿年，地球上所有的生命都仰赖它的光芒。任何常规能量源都不可能持续这么长时间输出这么多能量，所以太阳辐射的来源问题一直是科学领域最令人费解的谜题之一，直到我们发现了元素的放射性嬗变和人工嬗变，隐藏在原子核深处的海量能量才开始初现端倪。在第七章中我们已经看到，几乎每一种化学元素都能充当“炼金术”燃料，每个原子内部都储藏着大量能量，如果将物质加热到几百万度，这些能量就有可能释放出来。
尽管地球上的实验室还无法制造出这么高的温度，但在恒星的世界里，这样的高温环境十分常见。比如说，太阳表面的温度只有6000℃，但越往里走温度越高，太阳中心的温度达到了惊世骇俗的2000万度。根据天文学家观察到的太阳表面温度和组成太阳的气体已知的热传导率，我们很容易就能算出这个数字。利用类似的方法，我们不用切开滚烫的土豆就能算出它的内部温度，只要知道它的表面温度和热传导率就行。
知道了太阳的中心温度和各种核嬗变的反应速率，我们就能推算出太阳的能量具体来自哪些反应。两位对天体物理问题感兴趣的核物理学家同时发现了这个重要的核反应过程（“碳循环”），他们分别是H.贝特（）和C.魏茨泽克。
为太阳提供能量的热核过程不止一种，确切地说，一系列相互关联的嬗变过程组成了一条完整的反应链。这一系列的反应最有趣的地方在于，它是一个封闭的循环链条，每次走完六个步骤以后，它都会回到第一步。图121是太阳核反应链的示意图，如图所示，在这一系列的反应中，最主要的参与者是碳原子和氮原子核，还有与这两种元素发生碰撞的滚烫质子。
为太阳提供能量的循环核反应链
比如说，以普通的碳元素（C12）为起点，我们可以看到，它与一个质子发生碰撞，形成氮的轻同位素（N13），同时释放出原子核的一部分能量（以γ射线的形式）。这个反应过程核物理学家相当熟悉，事实上，利用人工加速的高能质子，他们已经在实验室环境中重现了同样的过程。N13的原子核并不稳定，所以它会释放出一个正电子，或者说带正电的β粒子，变成稳定的碳重同位素原子核（C13），我们知道，普通的煤炭中就有少量的C13。接下来，这个碳同位素又会与另一个灼热质子发生碰撞，从而转化为普通的氮（N14），同时释放出强烈的γ射线。然后这个N14原子核（我们的描述也可以从N14开始）再次与另一个（第三个）滚烫的质子发生碰撞，生成不稳定的氧同位素（O15），后者再次释放出一个正电子，迅速转变成稳定的N15。到了循环的最后一步，N15吸收第四个质子，然后分裂成一大一小两个部分，其中一个部分是C12原子核（我们的描述正是从这里开始的），另一个部分则是氦原子核，或者说α粒子。
于是我们看到，在这个循环反应链中，碳原子核与氮原子核不断毁灭然后重生，用化学术语来说，这两种物质实际上扮演了催化剂的角色。整个反应链的实际效果是相继进入循环的四个质子组成了一个氦原子核，所以我们或许可以说，从本质上说，这个过程其实是高温环境中的氢在碳和氮的催化作用下转化为氦。
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