白矮星是質量較小的恆星演化而成的，象我們的太陽這樣質量的恆星，最終會演化成白矮星。眾所周知，太陽內部當前正在進行著氫核聚變為氦核的熱核反應。氫核反應完了，還會進行氦核聚變為碳核的熱核反應，一直進行到鐵核以後的重元素的原子核。
由於重元素的原子核內部質子較多，靜電斥力很大，沒有巨大的壓力再也無法把核聚變反應繼續進行下去，因而彤塌收縮，最終變成白矮星乃至黑矮星。像我們太陽這樣質量的恆星最終就會演化成白矮星。
由此可見，白矮星內部都是重元素的原子和原子核。它們都是輕元素的原子核進行核聚變反應後的產物，因而密度很大，體積較小。
白矮星在演化過程中，會吞噬周圍的各種天體，或者被大質量的天體吞併，質量不斷增大，因而引力(壓力)也不斷增大，當質量增大到十倍太陽質量時，組成白矮星的重元素在巨大的壓力下，還會進行重核聚變反應而演化成中子星。
當質量增大到三十倍太陽質量時，巨大的壓力會把中子也壓碎，演化成黑洞。黑洞內已經沒有原子、原子核、質子和中子了，甚至組成質子和中子的夸克也被壓碎，由此可見，黑洞內部就是一團夸克態物質，再也不會對外發光了。
白矮星的密度其實比中子星還是小很多。它其實還是由原子構成的，只是它與我們平常的各種原子不同，它是被壓縮而十分緻密的原子態。由於原子都被緻密壓縮，使得每個原子和相鄰的原子都靠得很近，各個原子外圍的電子之間由於電性相同，產生了強大的互斥力，叫做簡併壓力，來暫時抗衡了強大引力的坍縮。
白矮星密度極大，組成他的物質在巨大的壓力之下，電子將脫離原子核，成自由電子。這種自由電子氣體將儘可能地佔據原子核之間的空隙，從而使單位空間內包含的物質也將大大增多，密度大大提高了。形象地說，這時原子核是「沉浸於」電子中。 一般把物質的這種狀態叫做「簡併態」。簡併電子氣體壓力與白矮星強大的重力平衡，維持著白矮星的穩定。成分主要是氫！
根據白矮星的半徑和質量，可以算出它的表面重力等於地球表面的1000萬－10億倍。在這樣高的壓力下，任何物體都已不復存在，連原子都被壓碎了：電子脫離了原子軌道變為自由電子。所謂的中子，質子已經不存在了，現在是一種特殊的狀態。
根據現代恆星演化理論，白矮星是在紅巨星的中心形成的。 當紅巨星的外部區域迅速膨脹時，氦核受反作用力卻強烈向內收縮，被壓縮的物質不斷變熱，最終內核溫度將超過一億度，於是氦開始聚變成碳。
經過幾百萬年，氦核燃燒殆盡，現在恆星的結構組成已經不那麼簡單了：外殼仍然是以氫為主的混合物；而在它下面有一個氦層，氦層內部還埋有一個碳球。核反應過程變得更加複雜，中心附近的溫度繼續上升，最終使碳轉變為其他元素。
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