巨星和矮星
恒星不能够仅仅按照光谱分类去归类。尽管温度是一个区别恒星的捷径，但它并没有给出关于恒星大小的任何信息：氢燃料恒星的大小可以从太阳半径的约1/10到太阳半径的100倍。随着恒星年龄的增长，一些恒星的半径增加到太阳半径的1000倍；恒星的质量从太阳的0.08倍直到100倍。
两颗具有不同大小的相同温度恒星有不同的亮度，这在它们的光谱中难以发现。为了区分这些差异，采用了一个五亮度等级的系统：Ⅰ组恒星为超巨星；Ⅱ组为亮巨星；Ⅲ组为巨星；Ⅳ组为亚巨星；以及Ⅴ组的“主序”恒星。主序分类包括了后光谱类型（G、K、M）矮星，分类为K或M的所有主序恒星都是红矮星。白矮星是恒星的遗迹，不包括在这一体系中。右边这幅图表名为赫罗图，将恒星按照亮度和温度的关系显示出来。
太阳位于赫罗图上太阳亮度与太阳光球层温度——5800开的交会点上。如果将其他恒星也画在这张图上，可以明显看到大部分恒星位于一条从右下角低亮度的红矮星向上通过太阳的位置，再到达左上角高亮度的蓝色恒星位置的S形带上。这就是主序，在这里恒星度过其生命周期中的大部分时间。随着恒星年龄增加，它逐渐从主序离开，这是因为它的亮度是由它核心部分氢到氦的核聚变释放的能量所产生的，当氢的燃烧停止而氦开始燃烧时，恒星所释放能量的量发生变化，这一内部的变化导致了恒星外部也随之变化，恒星的亮度增加，而温度下降，因此它将移动到赫罗图的右上部分，这一部分主要为红巨星。处于生命最后时期的老年恒星占据了这一区域。在所有的核反应停止后，大多数恒星结束于图的左下角部分，在这里包含了白矮星和恒星遗迹。
←天狼星——夜空中最亮的恒星——是一颗位于大犬座的明亮白色恒星，距离地球8.7光年，是距离我们第六近的恒星系统。仔细的观测表明它实际上是具有一颗白矮星伴星的双星，其质量比为2.5：1。天狼星具有A类光谱，其亮度是太阳的26倍。
↑天蝎座α星——一颗红超巨星，位于赫罗图的右上角。红超巨星是天空中最大的恒星，有着太阳500倍的直径。它们可能比太阳亮3万倍，尽管它们有着较低的表面温度——仅约为3000开。它们也远不如其他恒星致密。
↑夜空中的每颗恒星都被绘在了赫罗图上。赫罗图是由艾纳希·赫芝普隆和亨利·诺里斯·罗素在19世纪20年代分别独立设计出的显示恒星亮度和光谱分类的关系图。大部分恒星——稳定的“中年”天体，如天狼星——位于图中从左上到右下的一条S形曲线上，这一集合被称为主序。最大的恒星位于图中的右上角；最小的恒星位于图中底部。红矮星仍是主序的一部分。白矮星是小质量恒星在生命最后时期崩塌留下的致密核。
↑恒星的大小、质量和温度很不相同。太阳通常作为测量的标准，在这一尺度下，它的质量为1，亮度为1，半径也为1。具有相同温度的恒星每单位表面面积释放出等量的能量，亮度随大小而增加。超巨星和巨星如天蝎座α星（1）和金牛座α星（2）要比太阳（4）更大且更亮——金牛座α星比太阳大25倍，亮200倍，但它们的温度也更低：天蝎座α星只有太阳一半的温度，表面温度约为3000开。与太阳一起位于主序上的大陵变星是一颗B型恒星，比太阳大7倍，但更热也更亮：大约有1.1万开以及太阳100倍的亮度。天狼星B（5）等白矮星很微小——大约与地球一样大，但十分灼热（约1万开），但它的亮度比太阳小1000倍。