在一颗恒星的行星系统中，轨道混沌也会发生在大得多的尺度上。在紧密结合的双星、三合星以及成员更多的聚星系统中，恒星会在相互引力的作用下绕着每个系统的质心运动。对于星团乃至整个星系而言也是如此。在所有这些结构中，恒星几乎永远都不会相撞——虽然在天文学上它们若比邻，但空间的巨大膨胀会让它们相隔天涯。
然而，在长时间下，“几乎永远都不”会演变成“有时”，最终变成“几乎总是”。每个双星系统最终会在外部引力的作用下瓦解，或由于引力辐射带走系统的能量，而逐渐靠拢进、并合。如果两颗恒星相距较远，双星系统会面对前一种情况；相反，则会遭遇后者。
当两颗恒星并合的时候，它们暂时会形成一颗质量更大也更亮的恒星。即便是一颗木星这样大的行星也会造成类似的效应，不过是在较小的尺度上。设想一颗质量只有太阳十分之一，寿命接近一万亿年的中等恒星，并假设它有一颗类木行星。 如果这颗行星的轨道运行周期不止几天，那它最终可能会被甩出这个系统。反过来，如果它在更靠近该恒星的轨道上，最后就有可能会和恒星并合，为恒星提供新鲜的氢补给，在短时间内猛烈地提高该恒星的能量输出，产生类似新星的爆发。未来，这样的恒星爆发会不时打断恒星数量和亮度缓慢下降的趋势。就算是一万亿年之后的天文学家也会观测到，在他们的星系里，数目不断减少的恒星中会有一些奇怪的事件发生。
恒星的宿命
甚至在数百亿或数千亿年后，甚至当恒星形成都成了“涓涓细流”，仍会有大量恒星继续发光。宇宙中绝大数恒星都有着低质量和极长的预期寿命。恒星的寿命和它们的质量成显著反比——大质量恒星十分明亮，它们会快速燃烧，在几百万年后爆炸；质量远小于太阳的恒星则可持续存活数千亿年甚至更长。这些恒星会非常缓慢地消耗自身的燃料，以致于在极为漫长的时间跨度里，即便物质有限，也能为核燃烧提供原料。
不同质量的恒星会以不同的方式死去。太阳会变成一颗红巨星，而随着外层物质全部消散，进入星际空间，它的核心会成为一颗白矮星——一个几乎全由碳原子核和电子组成的、地球大小的致密恒星遗迹。但在质量不足太阳一半的恒星中，它们的核心温度永远也无法触发那种能使恒星进入红巨星阶段的核聚变反应。天文学家认为，这些恒星最终会演化成氦白矮星——正如其名，这种恒星差不多全部由氦组成，只有少量的氢和微量的其他元素。在今天的宇宙中，当两颗距离很近的双星剥离掉彼此的外层物质，且在其氦核被点燃之前，偶尔也会形成氦白矮星。但天文学家还未曾发现通过恒星演化的正常过程而形成的任何氦白矮星，因为自大爆炸以来，还没有足够的时间来完成这样的过程。也许要在很多年后，我们的那些后来能看见那些孤立的氦白矮星。
质量更大的恒星则会经历更为剧烈的死亡。大质量恒星的核心会坍缩成一颗中子星或黑洞，该过程产生的激波会使得恒星的外层以超新星的形式爆炸。随着大质量恒星的消失，今天不断出现在宇宙中的这些爆炸也会销声匿迹。不过，另一种超新星仍会偶尔点亮天空。被称为Ia型超新星的这类爆发，产生于有一颗子星是白矮星的双星系统。按照最受天文学家青睐的模型，来自伴星的、富含氢的物质会在这颗白矮星的表面累积，直到突然的核聚变产生超新星。在未来的1 000亿年里，只要存在质量足够大的伴星，这样的事件就会发生。
在另一个超新星模型中，两颗白矮星会极为靠近地绕着它们的公共质心旋转。在此过程中，它们的轨道运动会导致该双星系统发射出引力波。这一辐射会带走系统的能量，使得白矮星的轨道发生收缩。这两颗白矮星彼此接近的速度会越来越快，直到死亡的旋涡让它们合并，引发短暂的爆发。这些事件可能还会此后数万亿年里继续发生。
比超新星爆炸更为明亮的是伽马射线暴。这些剧烈的爆炸可以分为两大类，它们也源自两种完全不同的情况。爆发持续时间在2秒以上的长时间伽马射线暴，可能是大质量恒星的核心坍缩成中子星时产生的；持续时间不足2秒的短时间伽马射线暴，则被认为源自一颗中子星和另一颗中子星或黑洞的并合。随着大质量恒星停止形成，在未来的十亿年里，长时间伽马射线暴会变得极其罕见，但短时间伽马射线暴可能仍会在未来的数万亿年里打破天空的宁静。
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