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恒星发展的根源正是来自这一内在核心——这是一颗原恒星核，质量不超过太阳的千分之一，占的体积和现在的太阳相当。但是其质量随着更多的物质从外部落到它身上而稳定增加（其半径仅是略有增加，只达到几个太阳半径大小，因为增生过程的主要效果是使原恒星密度更大）。最初的核心的所有气体会在大约10年内落到原恒星上，使其质量达到太阳的约0.01倍，剩下的一大部分质量仍需要从最初坍缩的星云获得。正如我们已经提到的，这一过程的一个基本特征，是围绕中心恒星形成一个物质圆盘（除非中心恒星不旋转、没有磁性，而这是不现实的）。而且随着在20世纪晚期哈勃太空望远镜的问世，人们已经在许多新形成的恒星周围看到了尘埃圆盘。这明显意味着行星会在恒星周围形成，我们稍后将返回到这一话题。
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前恒星的种子能够成长为多大的恒星，取决于周围供它增生的材料有多少，而不在于核心的规模有多大，因为所有的恒星的初始内核的质量都差不多。最重要的是，分裂和坍塌出现的方式意味着每颗恒星（或每组的两颗或三颗恒星）是从已经与周围分割开的分子云碎片形成的，因此恒星所能获得的增生材料受到了严格限制，因此恒星的最终质量取决于分子云碎片的大小。对于太阳来说，这意味着它约有百分之九十九的质量是通过增生获得的。
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当核心的质量已经达到太阳的约五分之一时，其内部已经变得足够热，核聚变开始了。但是这种核聚变不是现在太阳产生能量的质子质子链方式。在这样的恒星内核中最先发生的聚变涉及氘，这是一种重氢，其中每个原子核都受强力作用，包含结合在一起的一个质子和一个中子。当增生完成后，对于质量与太阳相当的新恒星来说，其半径约为现在太阳半径的四倍，此后其半径将逐步缩小，进入稳定的成熟恒星的状态——天文学家称之为“主序星”（main sequencestar）。在这一收缩过程中，维持恒星发光的能量主要来自收缩时引力释放的能量。只有当它的内部足够热，启动质子质子反应之后（约1500万K），核能才开始接手，并阻止恒星进一步缩小。但在恒星稳定下来之前，不论大小，其内部的材料都会通过对流彻底混合。因此，我们现在在任何主序星表层所观测到的元素的比例（包括太阳），与形成恒星的星云所包含的元素的比例都是一模一样的。这不会受到恒星内部氢转换成氦过程，或（在其他一些恒星中）是氦变成碳的影响，因为主序恒星不会有充分的对流，其核心的材料不会上升到表面。
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天文学家将吸积过程的不同阶段描述为四“级”，分类并没有明确的依据，只是为了标明每一步所需的时间长度。星云坍缩尚不存在“恒星”的阶段，以及核心的早期发展阶段，直至核心变得不透明，大约需要100万年。0级对应的是早期的核心快速增长的阶段，这持续了数万年，并且至少有一半的最终物质在这一阶段聚积到了一起。1级是最长的增生阶段，恒星剩下的大部分质量都是这一阶段加入的，但速率慢一些，持续几十万年。2级对应的最佳模型是金牛座T型星系统，周围仍然笼罩着尘埃，并持续大约100万年。3级时已经出现年轻的恒星，周围不再包围着尘埃，它需要经历几千万年的时间收缩变成主序星。
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这些时间尺度的分割证据一部分来自模型，另一部分来自观测——例如，我们现在所看到的1级原恒星的数量是0级原恒星的10倍，但每个1级对象必然曾经是0级，因此，我们自然可以推论得出，每个1级恒星阶段所花费的时间是0级的10倍。总体而言，这意味着一颗太阳质量的恒星需要1000万年的时间从处于崩溃边缘的星云气体和尘埃变成主序星。而一颗15个太阳质量的恒星则只要10万年即可达到同样的阶段。
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正如我们已经指出的那样，仅仅是角动量的问题所限，绝大多数的恒星（也许是所有的）就必须在多星系统中形成，因此，像太阳这样的孤立的恒星，应该是被其原来的伴侣抛弃的流浪者。过去，人们认为所谓的“多”星系统，可能意味着有四五个或更多的恒星在一起形成，此外一些计算机模拟也表明，前恒星内核可能分裂成许多碎片。但是，加的夫大学（theUniversityof Cardiff）和波恩大学的研究人员在2005所做的分析表明，情况并非如此。他们发现，包含许多恒星的小型集群很容易69逐个“弹”出集群内部的恒星，这将导致银河系中单一恒星系统的比例比我们实际观测到的要高得多。相比之下，这样的系统很难将通过引力拥抱结合在一起的双恒星弹出。事实上，这样的“高阶”系统变成一个双恒星以及多个单星系统所需的时间，可能只需约十万年。为了与观测值相符，一般情况下，单个星云核心必须分裂出不超过三颗恒星，虽然这一规则偶然可能会有例外。
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一般来说，每100个新诞生的恒星系统中，有40个是3星系统，60个是双恒星系统。在40个3星系统中，有25个寿命较长，相对较稳定，另外15个则会很快弹出其中的一颗恒星，从而产生15个双恒星和15个单星系统。这一切都在约10万年的时间里发生在一个恒星形成区域内，最后形成的恒星的比例是25个3星系统，75个双恒星系统，15个单星系统。在恒星诞生的区域，比如现在的猎户座星云，恒星之间的亲密接触会破坏更多的双恒星系统，使整个星系中单一恒星系统的比例进一步增大。由于每个双恒星系统遭到破坏都会产生两个单星系统，那么在我们所描述的星群中，如果仅有10个双恒星系统遭到破坏，就会使3星、双星、单星的总体比例变成25：65：35，使单恒星比3星系统更为常见。
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即使如此，现在绝大多数的恒星都在3星系统中，因此乍一看，我们的太阳倒是有点奇怪，是一个少见的单星系统。但是，这也许是人类因为自身存在于地球上而对宇宙的看法产生偏差的另一个例子。也许在孤立的恒星周围，更有可能存在能够形成像地球一样的行星的尘埃圆盘类物质。在双恒星或三恒星系统中，其他成员产生的重力影响会引起潮汐效应，破坏圆盘，即使形成行星，它们的轨道可能也会极端反常，使其被恒星融化或是完全冻结，甚至在恒星系统之间互换。像我们这样的生命形式只能存在于稳定、长寿的行星上，其轨道环绕着稳定而长寿的恒星；从这种以人类为中心的角度来看，我们毫不奇怪地发现，太阳是宇宙空间一个孤独的流浪者。无论是什么原因导致产生了这一切，它意味着我们在试图了解太阳系的行星如何形成的时候，不必担心附近存在有太阳的伴星，引起任何复杂的并发症。
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我们还可以进一步缩小调查的范围，只去关注某些行星，比如像地球。在太阳系里有四个这样的小型的由岩石构成的行星。它们距离太阳最近，分别是水星、金星、地球和火星。再往外，另外还有四个大型气态行星，分别是木星、土星、天王星和海王星。此外，还有各种宇宙碎片，大部分是冰块或岩石。这其中也包括冥王星。由于历史的原因，它一般被归类为行星。目前，对于这些冰块是否应该被称作行星，天文学家还争辩不休。不过，我们在这里所要讨论的，是岩石（或“类地”）行星和气体行星（“类木行星”）之间的区别。
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过去，人们认为这两种行星都是以同样的方式形成的，即通过积聚围绕年轻恒星周围的碎片形成的——这通常被称为“由下而上”的积累过程。不论是对于较大的还是较小的行星，最初形成的都是一个岩石的核心。太阳系的内行星也只能到此为止，因为炽热的年轻恒星会将周围的大部分气体吹到仍在形成中的行星系统的外围。但是，在木星轨道这样的地方，一块质量是地球两倍的岩石也许能够靠自身引力积聚气体和冰等物质，增长到其目前的规模。但是这种想法的最大的障碍是，巨大的气态星球要想增长到目前的规模，需要数百万年之久——事实上，如果在其目前的轨道上的天王星和海王星是以这种最简单的自下而上的形式形成的，所需的时间会超过太阳系的寿命。以前，我们所知的惟一的行星系统就是太阳系，这一问题还不那么重要，而且天文学家可能仍寄希望于找到自下而上理论的更好形式，以解决这一缺憾。但是，在过去几年中，天文学家发现了100多个其他的行星系统。几乎在每一个发现行星的个案中，都是由于绕恒星的行星的引力影响了恒星的运行，使其发生摇摆，天文学家才判断有行星围绕该恒星运行。这种摆动幅度太小，无法直接观测到，但是却会通过恒星光谱的多普勒效应显示出来。起初，这些发现的令人惊讶的特征是，发现的行星几乎都是类木行星，但其轨道距离所围绕的恒星却比木星距离太阳近得多。
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从某种意义上说，并不奇怪的是，这些早期发现的太阳系以外的行星系统（太阳系外行星）之所以主要由这种行星构成，是因为体积大而且轨道距离恒星近的行星对恒星的影响最大，是使用目前的技术最容易发现的。2005年，天文学家终于报告说，他们从已发现的这类行星直接探测到了红外光，表明它们的温度大约是800℃——这是人类第一次“看到”来自太阳系外行星的光。同年晚些时候，天文学家拍摄到了另一颗系外行星，围绕一颗距离长蛇座100秒差距（225光年）的恒星运转，其轨道距离恒星为80亿千米（54个天文单位）。70不过，这次发现的仍然是一个巨型行星，质量大约是木星的5倍。迄今发现的最小的系外行星的质量是地球的质量约6倍多一点，每1.94天（地球日）绕其恒星葛利斯876号一周，因此它很难算作“类地”行星。宇宙中即使存在有沿类似地球轨道围绕其他恒星运行的类地行星，也需要新一代的观测手段来找到它们。既然类地行星存在，我们已经发现了许多炽热的类木行星倒不奇怪，出人意料的是，类地行星竟然能存在。那么，它们为什么能够存在？
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一个自然的解释是，巨型气体行星并不是自下而上的增生形成的，而是自上而下形成的，最初是恒星周围圆盘中不稳定的团块。这种团块可以在圆盘的任意位置形成，距离恒星或近或远，行星和圆盘之间的互动可以改变巨型行星的轨道，因此它们会在自己形成的轨道上向内或向外移动。这种“迁移”可以解释天王星和海王星为什么在距离太阳较近的地方以更快的速度形成之后，又到了目前所在的位置。模拟表明，自上而下的行星形成过程可能用数百年时间就能形成气体巨行星。
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这些设想本身仍在不断演化，在2005年一个由来自巴西、法国和美国的科学家组成的国际研究小组共同提出了关于太阳系早期状态最详尽的模拟。20世纪60年代末和20世纪70年代初的阿波罗计划带回了月球样本，并且证明月球上许多黑暗的点其实是由于在太阳系约7亿年历史的时候，来自空间的碎片撞击形成的。当时太阳系的内部行星刚形成不久。这就是所谓的“后期重轰炸期”（LateHeavyBombardment，缩写为LHB）。这一事实就是他们研究的起点。将这一证据与行星如何形成的新理论相结合，研究小组发现，太阳系所有四个巨型行星必须是在彼此靠近的位置形成的，周围是旋转的小型物体、冰块以及岩石，这些统称为小行星体（Planetisimals）。在太阳系最远的行星轨道之外，仍存有太阳系形成最早期小行星体圆盘遗留下来的物质。这一区域称为柯伊伯带（theKuiPerBelt），至今仍然存在。但是，如果新的研究结果无误，那么现在尚存的柯伊伯带其实只是曾经辉煌无比的太阳系小行星体圆盘的残余。由于引力相互作用，木星慢慢靠近太阳，而其他三个巨星行星则向外移动，依据同样的方式，小行星体或是靠近太阳，或是远离。
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起初，这是一个渐进的过程。但是，太阳系形成7亿年后，当土星的轨道周期正好是木星轨道周期的两倍时，出现了一场戏剧性的变化。这两个行星的引力叠加在一起，对太阳系外围的其他物体产生了共振效应。这就像是儿童在荡秋千时，只要把握好时机，每次加一点点力，就能越荡越高。这一过程的主要结果是将天王星和海王星推到更远的轨道，海王星的轨道半径突然增加了一倍，进入到了柯伊伯带的内部，并将大量的小行星体散播到太阳系内部——靠近和远离的物质之间必须有个平衡，以符合牛顿著名的定律：“力的作用是相互的，有作用必有反作用力”。正是这一波小行星体造成了“后期重轰炸期”，使得月球表面伤痕累累，而且据估计同时受到撞击的也包括地球和其他类地行星。只不过在地球上痕迹没那么明显，因为地表已经由于板块构造运动（大陆漂移）和侵蚀而发生了巨大的变化。
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这一假说在2005年获得了更多的证据支持。美国航宇局“大冲撞”（又译“深度撞击”）彗星探测器与坦佩尔1彗星进行撞击，通过分析撞击产生的碎片表明，组成的彗星物质与天王星和海王星现在所占据的轨道区域当时形成物体的化学成分相符。坦佩尔1彗星似乎是来自这一早期彗星带的一个物体，由于天王星和海王星的迁移，散落到了深层空间。
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所有的数据都非常吻合，这样，就剩下速度较慢的自下而上的行星形成过程来解释类地行星的形成，特别是地球本身的形成。这些行星形成所需的时间更长，当时太阳系中的大型行星已经存在。此时小行星体才开始加入到“造星”过程中来。现在我们可以撇开巨型气体行星，专门说说像地球这样的行星是如何从包围太阳的尘埃盘形成的。在20世纪90年代之前，天文学家已经推断类地行星一定是从这一尘埃盘形成的，但他们没有直接的证据表明年轻的恒星周围确实存在尘埃盘。但是，自那以后，随着借助哈勃空间望远镜做出的一个突破性发现，以及观测技术不断改进，人们发现在我们附近很多年轻的恒星周围都存在巨大的物质盘（现在称为原行星盘ProtoPanetarydiscs，缩写PPD）。很显然，这些都是恒星形成的一个重要特点。由于老年恒星周围没有看到原行星盘，表明它们已被分散开，或是变成了别的物体——行星。
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这些原行星盘真的是非常巨大。研究得最多的原行星盘围绕着绘架座β星（BetaPictoris），其直径超过1500个天文单位（约2250亿千米）。绘架座β星系的年龄据估计约有2亿年，原行星盘中的物质大约是太阳质量的1.5倍。到这一星系稳定下来，圆盘中的大多数物质都将消失。在某些观测结果中我们可以看到这一进程。比如核心恒星的两极还会有喷射流，与圆盘成直角。通常，这种喷射流（发出红外光）可能延伸1000个天文单位（1500亿千米）。相比之下，太阳系最外围行星海王星的轨道半径仅仅是30个天文单位。值得注意的是，在绘架座β星系原行星盘的内部半径只有几个天文单位的区域，通过恒星摆动的方式判断，就好像该区域存在行星一样。在其他的一些观测中，我们发现在原行星盘的内部存在空白区域，面积和太阳系相仿，表明那里的材料已经被行星吸收。
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单是哈勃太空望远镜就已经发现了数以百计的原行星盘。这里我们仅举几例，以说明在太阳系年轻的时候，存在过怎样的条件。总体而言，仍然拥有这种原行星盘的恒星的年龄范围在几千万年到几亿年之间，此外，光谱研究表明，它们的物质构成和太阳类似（除了氢和氦以及“金属”元素的富集现象）。来自原行星盘的辐射的其他性质表明，它们不是星际云那种类似“香烟烟雾”的尘埃，而是在某种程度上已经经过了处理，大概是形成了小行星体，后又经过相互的碰撞形成了“第二代”的尘埃。从一些恒星星系发出的红外辐射[包括维加星——即天琴座（Lyrae）的α星，在中国被称为织女星，它是天琴座最亮的恒星]显示，这种尘埃颗粒的典型尺寸约为10微米（千万分之一米）。灰尘本身的质量当然远远低于整个星盘的质量，因为有大量的氢气不断流失到宇宙空间。对于绘架座β星来说，其周围星盘中灰尘的质量似乎相当于地球质量的100倍。
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对原行星盘所作的观测中，最激动人心的发现是表面星盘中似乎存在行星。我们已经提到，一些星盘的扭曲方式就好像是存在行星一样，另外一些星盘内部则存在空隙，区域大小与太阳系相仿。这类星系中最便于我们研究的是年轻的恒星北落师门周围的星盘。该恒星的年龄大约是两亿年左右，质量是太阳的两倍。相对于从地球上看过去的视线，该星盘是倾斜的，这使得我们能够直接研究其中心恒星的运行方式，我们发现该恒星并不是位于星系中心，而是偏向星盘的一边，表明它受到几个大行星重力的影响。北落师门距离地球只有7.7秒差距（25光年），因此利用哈勃太空望远镜这样的仪器比较易于观测研究。在整个尘埃星盘中，拥有一个非常清晰的带，或称作环，宽度为25个天文单位（地球到太阳距离的25倍）。依据其清晰的内缘测量，该环的直径为266个天文单位。这是太阳系最外围行星海王星轨道直径的9倍。圆环的中心距离北落师门星实际的位置有15个天文单位——偏离了22.5亿千米，相当于海王星轨道半径的一半。这一效应绝对不算小了。圆环偏离的值如此之大，而且其内缘非常清晰，表明恒星附近有行星运行，吸走了星盘内部的物质。圆环本身可能代表了北落师门星系形成的早期阶段，相当于太阳系的柯伊伯带。柯伊伯带是太阳系形成过程中遗留的冰块等物质构成的。
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证明有行星存在的另一个线索是星盘中所有的尘埃似乎温度都很低。星盘中的摩擦必然会使一些尘埃颗粒向内漂移，靠近中心的恒星，在那里它们会被加热，并产生相应的辐射。而观测并没有发现这种热的尘埃，意味着在某些情况下（如在织女星周围）这些向内漂移的尘埃被某种物体吸收了。而所谓的“某种物体”，除了是行星，很难是别的什么东西。
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绘架座β星可以看作这种系统的一个原型，如果距离中心恒星1到20个天文单位有一个物体绕它运行，质量在6到6000个地球质量之间，就可以解释星盘的变形。此外，这一星盘的厚度表明，里面一定有一个固体物体，直径至少有1000千米，在里面运行并搅拌它，否则它一定会变得像土星环一样薄。哈勃太空望远镜的继任者[有时也称为“下一代太空望远镜”（theNext Generation SPaceTelescoPe，缩写NGST），但其正式的名称是“詹姆斯·韦伯太空望远镜”，定于2011年发射]应该能够观测像木星这样的行星所造成的星盘中的空白区域。但是，这真的只能是意外的惊喜，因为我们已经知道“木星”存在，而且我们也知道原行星盘存在。我们还知道在这些尘埃盘内有小行星体，因为尘埃颗粒的光谱性质表明它们是第二代的微粒。很容易看出来，一团冰冷的石头可以由引力聚集在一起，形成像地球这样的行星。所以，地球这样的行星如何形成这一问题就可以归结为在星际云中像香烟烟雾一样的灰尘颗粒如何能结合在一起形成小行星体。
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这里的关键词是“黏结”。在真空（或接近真空）的空间，微小的尘埃颗粒相互碰撞时，往往会反弹开，而不是粘合在一起。直到最近以前，天文学家们一直采用一种一厢情愿的想法，含糊其辞地说尘埃粒子可能在某种方式下，如果一颗粒子从另一颗的身后慢慢接近它，轨道几乎相同，轻轻地撞上另一颗，那么它们就有可能黏结在一起。但还有另一个因素也必须考虑到。在形成行星系统的分子云中，最常见的一种化合物可能是水。绝大部分的元素是氢和氧，不过氧的含量远远低于氢。但氧却是最丰富的“金属”，也是除了氢和氦之外第三种最常见的元素。由于氢和氧急于结合形成水，因此在形成行星的星云中，必然有大量的水蒸气。但是却不会有任何液态水。在接近真空的宇宙空间，以微米计的尘埃颗粒的温度不到几十K，水蒸气会直接凝聚为冰。在地球上的实验室中模拟宇宙空间的环境进行的研究表明，在这种情况下，水分子的一端带有正电荷，另一端带有负电荷，它们会排成一队，使尘埃微粒周围的整个冰都发生极化。这会产生电磁力，将冰冷的尘埃粘在一起，就像磁铁可以把铁质物体粘到一起的效应一样。
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此外，这种冰和我们放到饮料中的冰相比，还有一种性质也不一样。因为它是由蒸气状态直接凝结为小颗粒的，因此它的结构更像雪片，而不像冰块。因此，每一个固体微粒（主要是碳和硅化合物）的周围都会包着一层松软的外壳，就像是减震器，能够缓冲微粒彼此撞击的力量。在这种缓冲作用下，撞击产生的反弹力会变弱，而电磁力将足以将粒子粘结在一起。美国太平洋西北国家实验室进行过一系列的实验，表明微型陶瓷球（直径为十六分之一英寸，约为0.16厘米）在落到普通冰块上时，反弹的高度是坠落高度的48%，而同样的球落在由水蒸气用40K的温度凝华成的冰上，反弹的高度只有坠落高度的8%。
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在我们现在所观测到的年轻的行星系统周围的寒冷的尘埃盘中，这种“蓬松冰”的缓冲效果特别好。在温度更高的轨道更靠近恒星的区域，如类地行星形成的区域，类似的电效应会发生在硅酸盐颗粒上。无论是哪种方式，一旦最初的微粒发展到适度规模，它们就会通过引力彼此吸引，在大约10万年的时间里，发展成直径超过1千米的物体。正是这些物体（以及更大一些的物体）相互碰撞形成了原行星盘中的第二代尘埃。
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在引力作用下，直径1千米或更大的小行星体变成像地球这么大的星球也许只要5000万年，相对于太阳系的年龄而言，这不过是一眨眼的时间。这一过程中有一个很小的秘密，这里暂时没有必要详细说明了。但它确实会引领我们去面对宇宙中的最大奥秘——地球上生命是如何出现的，以及宇宙中其他地方是否有生命？
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