Le diagramme de Hertzsprung-Russell est un nuage de points qui permet d'illustrer le cycle de vie de différentes tailles d'étoiles. Il trace quatre caractéristiques principales : la couleur, la magnitude absolue, la luminosité et la température.
Le diagramme H-R est de deux types : théorique, qui utilise la magnitude et la température absolues ; et observationnelle, qui utilise la couleur et la luminosité. De nombreuses étoiles sur le diagramme H-R tombent dans la séquence principale que suivent toutes les étoiles naines telles que le soleil. Ils commencent sur le côté supérieur gauche du diagramme, qui correspond aux étoiles chaudes et brillantes, mais se refroidissent progressivement. Finalement, les étoiles naines se dilatent lorsque tout leur hydrogène est fusionné en hélium. Une fois que les étoiles commencent à fusionner l'hélium, le lithium, le carbone et des éléments plus lourds, elles créent plus de chaleur et surmontent leur attraction gravitationnelle, mais elles finissent par perdre la capacité de générer de la chaleur.
Le diagramme H-R classe les étoiles en cinq types : les naines blanches, les étoiles de la séquence principale, les sous-géantes, les géantes et les supergéantes. Toutes les étoiles finissent par quitter la séquence principale, le processus exact dépendant de leur masse. Par exemple, des étoiles plus grosses explosent en une supernova, laissant un noyau dense qui s'effondre en une étoile à neutrons ou un trou noir. Les étoiles plus petites deviennent des géantes rouges, puis s'effondrent en une naine blanche, qui s'éteint progressivement. Les étoiles naines blanches manquent de luminosité en raison de leur petite taille, mais elles génèrent beaucoup de chaleur du fait qu'elles étaient auparavant le noyau d'une étoile devenue supernova.
