النجم هو الجسم الذي في جزء من حياته يولد ضوئه وحرارته بالتفاعلات النووية، وبشكل محدد بإنشطار الهيدروجين إلى الهليوم تحت شروط درجة الحرارة والكثافة الهائلة. عندما تدمج ذرات الهيدروجين لخلق العنصر الأثقل "الهليوم" تفقد الكتلة، الكتلة (ك) حولت إلى الطاقة (ط) خلال معادلة آينشتاين المشهورة ط = مربع (سرعة الضوء × الكتلة ).
إن طاقة الشمس مستمدة من إنشطار الهيدروجين، مثل العديد من النجوم الأخرى التي ترى في الليل. الإنشطار لا يحدث في كافة أنحاء النجم، لكن فقط في داخله العميق، في قلبه، حيث أنّ حار بما فيه الكفاية. درجة الحرارة في مركز الشمس 15 مليون درجة كيلفن (K = الدرجة المئوية فوق الصفر المطلق , - 273 مئوية)، والكثافة 14 مرة من الرصاص.
حوالي 40 % كتلة الشمس تحتل حول 30 % من نصف القطر، قادرة على دمج الهيدروجين حتى تحت هذه الظروف القاسية جدا الشمس ما زالت تطلق الغاز في كافة الأنحاء.
في القرن الثاني قبل الميلاد، قسم الفلكي اليوناني Hipparchus النجوم إلى ست مجموعات طبقا لدرجة سطوعها وسميت بمقدار الاضاءة، الأول في المقدار هو الألمع، والسادس هو الأضعف، ومازال هذا النظام مستخدم الى اليوم مع تعريف رياضي ( النجم ذا المقدار واحد 2.5 مرة ألمع من التالي الأضعف) ذلك يأخذ النجوم والكواكب ذوات اللمعان الشديد من خلال المقدار صفر وإلى الأعداد السلبية. خلال المنظار نرى الأضعف بكثير، تقريبا قرب مقدار الثلاثون سطوعا (4 بليون مرة أضعف مما تراه العين البشرية بدون مساعدة)، والنجوم تحمل بعض الشبه إلى الشمس، تظهر كنقاط في السماء حيث أنهم بعيدون جدا عنا، أقرب نجم الينا ألفا سينتريون يبعد مسافة أربع سنوات ضوئية عنا، وبما إنّ السنة الضوئية هي المسافة التي يقطعها شعاع الضوء في سنة وسرعة الضوء حوالي 300,000 كيلومتر بالثّانية، لذا فإن سنة الضوء حوالي 10 تريليون كيلومتر (63,000 مرة الذي المسافة بين الأرض والشمس)، اذن قس المسافة بالكيلومتر بيننا وبين اقرب نجم.
ويمكن للعين المجردة ان تري أكثر قليلا من 1000 سنة ضوئية بعدا.
كتل النجوم
لخلق شروط هذا الإنشطار النووي الحراري، يجب ان تكون النجوم هائلة. شمسنا لها كتلة تساوي 333,000 أرض. النجوم يمكن أن تتراوح إلى حوالي 100 مرة من كتلة الشمس وإلى حولي 8 % من الشمس، في درجة الحرارة الداخلية التي ليست عالية بما فيه الكفاية لبدء المدى الكامل للتفاعلات النووية (الذي يتطلّب على الأقل 7 مليون درجة كيلفن). النجوم التي كتلتها تحت 8 % تسمى الأقزام السمر او الاقزام البنية، وعلى كل حال هذا النوع غير موجود بكثرة، وأقل من ذلك إلى حولي 1/80 من الكتلة الشمسية (13 كتلة المشتري) يمكن أن تصهر الهيدروجين ثقيل.
تراكيب النجوم
النجوم تصنع من نفس العناصر الكيميائية الموجودة في الأرض، مع ذلك ليس في نفس الأبعاد، التراكيب الكيميائية التي وجدت من أطياف النجوم. أكثر النجوم تتكون تقريبا كليّا من الهيدروجين (حوالي 90 % من عدد الذرات) وهليوم (حوالي 10 %)، العناصر النادرة نسبيا على كوكبنا. حوالي عشر بالمائة متروك، ذلك العشر الذي يحتوي كلّ العناصر الأخرى الموجودة في الطبيعة.يسيطر عادة الأكسجين يليه الكربون ثم النيون والنتروجين. والمعادن يسيطر عليها الحديد وعلى الرغم من هذا هناك ذرة وحيدة من الأكسجين في الشمس لكلّ 1200 ذرّة هيدروجين وفقط ذرة حديد لكل 32 ذرة أكسجين، ضمن العشر بالمائة هذه تناسب أعداد الذرّات في الشمس مشابهة للذي نجده في قشرة الأرض. النجوم الأخرى يمكن أن تختلف إلى حدّ كبير، إعتماد على عمر النجم أو أين هو في المجرة.
ولادة النجوم
إن الفضاء بين النجوم مملوئة بالغاز والغبار. غيوم الغبار السميكة يمكن أن ترى بالعين المجرّدة ضمن درب التبّانة الذي يمنع ضوء النجوم البعيدة ويزوّد معظم تراكيب درب التبّانة. المادة بين النجوم مضغوطة بأذرع المجرة المتعرّجة الحلزونية. الغيوم يمكن أن تضغط أكثر خلال الإصطدامات أو بموجات الإنفجار الصادرة من النجوم المنفجرة ذات الكتل الكبيرة. لذا تتشكّل كتل المادة ضمن الغيوم بين النجوم. إذا كانت جاذبيتهم عظيمة بما فيه الكفاية سوف تتكثّف إلى نجم واحد أو اكثر. يرفع الإنكماش لتشكيل النجوم درجة الحرارة الداخلية إلى حدّ إيقاد إنشطار الهيدروجين. تعمل الجاذبية على أن تجعل النجم صغير بقدر الإمكان، لكن ردود أفعال الإنشطار تثبّتها وتمنعه من التقلّص مرة اخرى. من هنا تبدا قصّة الحياة الكاملة لنجم صراع بين الجاذبية والتفاعلات النووية، تبدأ الاولى ثم تتبعها الثانية وتكون لها الغلبة ما دام النجم حيا.
التصنيف النجمي
هناك العديد من الأنواع وأصناف النجوم. تك التي تحول الهيدروجين بشكل نشط إلى الهليوم في مركزها، تدعى نجوم "السلسلة الرئيسية". (نجوم السلسلة الرئيسية أيضا تدعى باسم "الأقزام" ). إنّ السلسلة الرئيسية هي المرحلة الأولى بعد الولادة. نجوم السلسلة الرئيسية لها تراكيب كيميائية مشابهة للتي عليها الشمس. النجم الأعلى كتلة في السلسلة الرئيسية، الأعظم قطره والأعلى درجة حرارته السطحيّة. تتراوح الأبعاد من حوالي 5 % حجم الشمس (التي هي 1.5 مليون كيلومتر - تقريبا 109 أرض) إلى حوالي عشرة مرات الشمس، ودرجات حرارة سطحيّة من حوالي 3000 درجة كيلفن إلى حوالي 50,000 كيلفن (سطح الشمس 5800 كيلفن)، في بداية القرن العشرون قسم الفلكيون النجوم إلى سبع مجموعات اعطوا الحروف الابجدية رمزا يتعلّق بدرجة الحرارة السطحيّة،
¨ O ( فوق 31,000 كلفن )
¨ B ( من 9750 الى 31,000 كلفن )
¨ A ( من 7100 الى 9750 كلفن )
¨ F ( من 5950 الى 7100 كلفن )
¨ G ( من 5250 الى 5950 كلفن )
¨ K ( من 3950 الى 5250 كلفن )
¨ M ( من 2000 الى 3950 كلفن )
وحديثا تم اضافة تصنفين أخرين لتفسير النجوم الحمراء الضعيفة التي اكتشفت بالتقنيات الجديدة:
L (من 1500 الى 2000 كلفن)
T (حول 1000 كلفن)
المجموعة الكاملة الآن OBAFGKMLT، وشمسنا هي في التصنيف G. وبإستخدام النظام العشري يجعل الشمس في التصنيف G2، عموما التصنيف يشتق من أطياف النجوم.
الوان النجوم
نظرا لاعتماد اللون على درجة الحرارة، التصنيفات المختلفة تواجه مختلفة، مع ذلك غير ملحوظة، ألوان،يتدرج من الحمرة الخفيفة بعض الشئ للتصنيف M إلى البرتقالي للتصنيف K، وتدرج بين الأبيض المائل للصفرة إلى الازرق للتصنيف B وO. ألوان لامعة يمكن أن تلاحظ بسهولة حتى بالعين المجردة، خصوصا عندما يكونون قريبون لبعضهما وملاحظة التدرج في اللون. نجوم التصنيف L وT، لايروا بالعين المجرّدة، المدى من أحمر الى الأحمر الغامق إلى "الأشعة تحت الحمراء" (هذه النجوم ترى بسهولة بمساعدة تلسكوبات وتحت أية ظروف).
أعمار النجوم
نجوم السلسلة الرئيسية لها فقط كمية معينة من الوقود الداخلي متوفر ضمن مركزهم الحار. عندما يتحول كل وقود الهيدروجين إلى الهليوم، يبدأ النجم بالموت وإنتاج اشكال مختلفة أخرى. وحيث أن النجوم ذوات الكتل الضخمة تستهلك وقود الهيدروجين بسرعة أكثر بكثير من النجوم ذوات الكتل الاقل فإن تلك ذوات الكتلة الأعلى تعيش حياة أقصر. الشمس لها عمر يقدر بـ 10 بليون سنة (في نصف عمرها الان). تعيش النجوم ذات الكتل الهائلة مليونان سنة تقريبا، الأقل تظل لتريليونات السنين، عمر طويل جدا بحيث انه لايوجد نجم كتلته أقل من 0.8 كتلة الشمس مات في تاريخ المجرة. نظريا، نحسب بأنّ مثل هذا النجم (كتلة اقل من 0.8 من كتلة الشمس) يجب أن يعيش لمدة 13 بليون سنة تقريبا، يجب ان تكون المجرة بعمر اقدم نجومها، مما يعني بعمر 13 بليون سنة تقريبا.