Une étoile moyenne est une étoile prédite ou observée pour traverser le cycle de vie de la séquence principale : de la nébuleuse à l'étoile de la séquence principale à la géante rouge à la naine blanche à la naine noire. Les étoiles avec plus de masse explosent en un supernova et s'effondrer en une étoile à neutrons ou un trou noir.
Les étoiles équilibrent constamment la gravité et la dilatation thermique. La dilatation thermique se produit avec la fusion d'atomes d'hydrogène en atomes d'hélium dans l'étoile. Lorsque l'hydrogène s'épuise, l'étoile s'effondre et se dilate à nouveau en une géante rouge qui brûle de l'hélium. Si l'étoile est au moins cinq fois plus massive que le soleil, ce processus se répète pour les éléments plus lourds, tels que le carbone, le silicium et le fer. Le fer est le dernier élément à fusionner ; la réaction de fusion du fer prend plus d'énergie qu'elle n'en libère.
Si l'étoile n'a pas assez de gravité interne pour contrer la dilatation thermique, la première phase de géante rouge l'amène à se débarrasser de ses couches externes diffuses. Plus de masse provoque son effondrement. Dans les cas extrêmes, la gravité de l'étoile crée de la chaleur et de la pression, provoquant à son tour une supernova. Le noyau restant de l'étoile se convertit en neutrons superdenses qui peuvent encore s'effondrer dans un trou noir. C'est un objet si dense qu'il brise le tissu de l'espace-temps et a une vitesse d'échappement supérieure à la vitesse de la lumière.
