Câu trả lời:
Câu trả lời phụ thuộc vào những gì bạn muốn coi là "ngôi sao". Nếu bạn chỉ nghĩ về các ngôi sao trên dãy chính , thì bạn chỉ có thể tham khảo các chữ cái kiểu sao cổ điển, " OBAFGKM " (gần đây đã được mở rộng để chứa các sao lùn nâu thú vị nhất với các chữ cái "LTY"), trong đó Sao O là những ngôi sao nóng nhất (~ 30.000 K) và sao Y là những ngôi sao lạnh nhất, được gọi là "nhiệt độ phòng" (~ 300 K).
Các vật thể tự hấp dẫn, khí không có khả năng hợp nhất deuterium dưới khoảng 13 khối sao Mộc, và do đó chỉ đơn giản là sụp đổ và làm mát vĩnh viễn (như trường hợp của tất cả các hành tinh khổng lồ trong hệ mặt trời của chúng ta). Những vật thể này có thể lạnh hơn 300 K nhưng không phải là ngôi sao về mặt kỹ thuật vì chúng không trải qua quá trình tổng hợp hạt nhân.
Đối với các ngôi sao rời khỏi chuỗi chính, hai kết quả có thể xảy ra là sao lùn trắng hoặc sao neutron , cả hai đều sinh ra cực kỳ nóng: Sao lùn trắng được sinh ra với nhiệt độ bề mặt ~ 10 ^ 9 K, trong khi sao neutron được sinh ra với bề mặt nhiệt độ ~ 10 ^ 12 K. Tuy nhiên, cả sao lùn trắng và sao neutron đều nguội đi khi có tuổi, với sao lùn trắng được biết đến lạnh nhất là ~ 3.000 K và sao neutron làm mát đến ~ 10 ^ 6 K.
Vì vậy, để trả lời phần đầu của câu hỏi của bạn: Những ngôi sao được biết đến lạnh nhất là sao Y (tức là sao lùn nâu) và những ngôi sao được biết đến nhiều nhất là sao O hoặc sao neutron trẻ, tùy thuộc vào việc bạn xem xét các vật thể đã rời khỏi chuỗi chính hay không.
Và đối với các giới hạn dưới và trên nghiêm ngặt, các ngôi sao lạnh nhất có thể là sao lùn đen , đó là những gì sao lùn trắng trở thành sau khi làm mát trong một thời gian rất dài (> 10 ^ 15 năm). Những ngôi sao nóng nhất có khả năng là những ngôi sao neutron mới sinh mà tôi đã đề cập trước đây, rất khó để nóng hơn 10 ^ 12 K vì bất kỳ năng lượng dư thừa nào đều được mang đi qua neutrino.
Câu hỏi này đã có một câu trả lời rất hay, tôi chỉ muốn thêm một vài chi tiết.
http://www.astro.ucla.edu/~wright/BBhistory.html
Nói ở đây rằng khi vũ trụ có đường kính 10 ^ -33cm, nhiệt độ của nó là 10 ^ 32K. Do đó, đó phải là nhiệt độ tối đa tuyệt đối có thể đạt được trong vũ trụ này, và do đó, nhiệt độ tối đa của một ngôi sao nên ở dưới mức đó; rất thú vị những gì Guillhol đã nói ở trên, rằng neutrino mang đi năng lượng dư thừa trên 10 ^ 12K.
Màu sắc của một ngôi sao cho đi nhiệt độ của nó. Thật thú vị khi lưu ý rằng corona của một ngôi sao bao gồm cả Mặt trời của chúng ta có thể hơn một triệu K mặc dù nhiệt độ bề mặt của ngôi sao của chúng ta là khoảng 6000 K.
http://en.wikipedia.org/wiki/Corona
Ngoài ra, trong các lõi sao, phản ứng tổng hợp hydro thành helium bắt đầu ở mức 3 triệu K, trong khi phản ứng tổng hợp carbon bắt đầu ở mức trên 500 triệu K, và phản ứng tổng hợp silicon bắt đầu ở mức hơn 2700 triệu K để so sánh.
Những ngôi sao nóng nhất - và ở đây, tôi cho rằng "ngôi sao" không bao gồm tàn dư sao như sao lùn trắng, sao neutron và các vật thể nhỏ gọn kỳ lạ khác - có khả năng là những ngôi sao Wolf-Rayet , một lớp sao nóng, thiếu hydro đặc trưng bởi sự suy giảm hydro và các dòng carbon, nitơ và oxy đáng chú ý. Loại phụ Dân số I khổng lồ có khả năng là các ngôi sao thứ tự chính có khối lượng lớn loại O trước đây với các cơn gió sao cực kỳ mạnh.
Câu trả lời của Guillhol đề cập rằng các ngôi sao loại O thường có nhiệt độ bề mặt khoảng 30.000 K. Nhiều, - nếu không phải là hầu hết - các ngôi sao Wolf-Rayet vượt quá số lượng rất lớn. Một số trong những điểm nóng nhất có thể là các thành phần Wolf-Rayet của các nhị phân AB7 và AB8 , trong Đám mây Magellan nhỏ. Cả hai đều có bạn đồng hành loại O bình thường, cũng cực kỳ nóng. Tuy nhiên, nhiệt độ tối đa cho các thành phần Wolf-Rayet có thể lần lượt là 105.000 K và 141.000 K (Wikipedia trích dẫn Shenar và cộng sự (2016) tại đây).
Bây giờ, đây là vấn đề. Thật khó để xác định nhiệt độ của các ngôi sao Wolf-Rayet với độ chính xác mong muốn. Tại sao? Chà, phần lớn là do gió sao và tỷ lệ tổn thất hàng loạt cao. Các phần của khí quyển và gió dày về mặt quang học, có nghĩa là chúng ta không nhất thiết phải quan sát nơi "bề mặt", như thường được mô tả trong vật lý thiên văn sao, nằm. Do đó, hãy nhớ rằng nhiệt độ được liệt kê có thể giảm một chút - mặc dù các ngôi sao Wolf-Rayet vẫn nóng hơn rõ ràng so với các sao loại O bình thường.
Những ngôi sao nóng nhất vẫn còn hợp nhất trong lõi của chúng là các ngôi sao Wolf-Rayet nằm ở cực cuối của chuỗi WC, được phân loại thích hợp là các sao WO, hiển thị các vạch phát xạ oxy nổi bật. Ngôi sao nóng nhất được biết đến là WR 102, có loại quang phổ WO2 và nhiệt độ bề mặt là 210.000 Kelvin.
WR 102 được cho là có khối lượng ~ 16,7 khối lượng mặt trời. Vì đây là một ngôi sao Wolf-Rayet tiến hóa cao, phần lớn khối này bao gồm lõi hợp nhất với lớp phóng xạ rất mỏng bao quanh nó. Để tham khảo, ngưỡng để trở thành một ngôi sao loại O là khoảng 16 khối lượng mặt trời, chỉ bằng một phần khối lượng đó là lõi nung chảy. Điều này có nghĩa là WR 102 có thể bắt đầu với khoảng 50-60 khối lượng mặt trời tại ZAM.
Tại thời điểm này vẫn chưa biết chính xác điều gì tạo ra một ngôi sao WO, cho dù đó là giai đoạn tiến hóa sau khi là một ngôi sao WC hay nếu nó có một ngôi sao to lớn phi thường đi thẳng vào WO sau khi chuyển qua giai đoạn WN. Số lượng ngôi sao WO được biết hiện tại chỉ có một chữ số nên vẫn còn nhiều điều để tìm hiểu về các loại sao này.