Випромінювання, що виходить із ядра, розігріває газове середовище, створюючи тиск, спрямоване
зовні, і, таким чином, перешкоджаючи гравітаційному колапсу зірки. У результаті, вона знаходить рівновагу, тобто має постійні розміри, постійну поверхневу температуру й постійна кількість виділюваної енергії. Зірку на цій стадії розвитку астрономи називають зіркою головної послідовності, указуючи, таким чином, на займане нею місце на діаграмі Герцшпрунган-Ресселла. Ця діаграма виражає зв'язок між світністю й температурою зірки. Протозірки з невеликою масою ніколи не розігріваються до температур, необхідних для початку термоядерних реакцій. У результаті стискування ці зірки перетворюються в тьмяних червоні й навіть більш тьмяних коричневих карликів. Перша коричнева зірка-карлик була відкрита лише в 1987 р.