אפשר היה לדמיין שהאנרגיה שמשתחררת בהיתוך תפוצץ את הכוכב, או שמשיכת הכבידה הבלתי פוסקת תגרום לו לקרוס. ובכל זאת, אנחנו יודעים שהשמש, למשל, היא כוכב יציב, שזורח בקביעות כבר מיליארדי שנים, ותמשיך לזרוח בקביעות עוד מיליארדי שנים. למה כוכב אינו בלתי יציב, כמו פצצה? אפשר לחפש עיקרון פיזיקלי שמשותף לכוכבים בעלי תכונות שונות מאוד.
לפי מושג שיווי המשקל התרמי, חום זורם תמיד מאזורים חמים לאזורים קרים, כדי להשוות את הטמפרטורה. לכוכב כמו השמש יש מקור אנרגיה קבוע – תגובות ההיתוך בליבה – ולכן חום זורם ממנו החוצה כל הזמן. כוכב אינו יכול להגיע לשיווי משקל תרמי כל עוד יש מקור אנרגיה בליבה שלו: האזורים הפנימיים יהיו תמיד חמים מהחיצוניים. כוכבים שמתרחש היתוך בליבה שלהם אינם "מתקררים". חשבו על תנור שמכוון לטמפרטורה גבוהה: אם תשאירו את הדלת שלו פתוחה, הוא ימשיך לחמם את המטבח, ולא יתקרר כל עוד הוא דולק.
כוכבים שהופכים מימן להליום, כמו השמש, הם גם יציבים. היציבות הזו מתוארת בעקרון שיווי המשקל ההידרוסטטי. המונח "הידרוסטטי" מורכב מ"הידרו" – הגז בכוכב מתנהג כמו נוזל, כלומר זורם – ומ"סטטי" – הכוכב אינו מתפשט ואינו מתכווץ. לפי עקרון שיווי המשקל ההידרוסטטי, בכל נקודה בכוכב יש איזון בין שני כוחות. כוח אחד הוא הכבידה, שמושכת פנימה. הכוח השני הוא הלחץ בגז, שנובע מהטמפרטורה שלו (זכרו שהלחץ בגז אידיאלי, בצפיפות נתונה, פרופורציונלי לטמפרטורה). הטמפרטורה בתוך הכוכב נקבעת לפי זרימת החום מהתגובות הגרעיניות בליבה, וכך הכוכב נשאר "מנופח" נגד כוח הכבידה.
אם נדמיין כוכב כסדרה של שכבות גז, הלחץ בכל שכבה חייב לאזן את המשקל (משיכת הכבידה) של השכבה הזו. על השכבות העמוקות יותר מעיק משקל גדול יותר, ולכן הלחץ חייב לגדול ככל שמתקרבים למרכז – ולחץ גדל פירושו טמפרטורה עולה. הדימוי של כוכב כסדרה של שכבות מבהיר את רעיון האיזון בין הלחץ לכבידה, אבל לכוכב אין באמת שכבות נפרדות: הלחץ, הצפיפות והטמפרטורה עולים כולם ברציפות לכיוון המרכז. שיווי המשקל ההידרוסטטי קובע את התנאים הפיזיקליים בכל מקום בתוך הכוכב, וכל כוכב כמו השמש, שמתרחש בו היתוך גרעיני, הוא גם יציב. אסטרונומים פיתחו שיטה שנקראת אסטרו-סייסמולוגיה (חקר התנודות של כוכבים, בדומה להליוסייסמולוגיה בשמש) כדי לחקור ישירות את פנים הכוכבים – אזורים שטלסקופ אינו רואה. משימות של נאס"א כמו קפלר ו-TESS צפו בתנודות של כוכבים, וכך מדדו במדויק את המסות, הגילים והרדיוסים של עשרות אלפי כוכבים.
→ הסעיף הקודם: 12.17 מסת כוכבים | הסעיף הבא: 12.19 מיון כוכבים ←