Protože fyzikální veličiny, které popisují vlastnosti různých hvězd mohou nabý\-vat hodnot, které se liší o několik řádů, je účelné vynést vlastnosti různých hvězd do stavových diagramů a hledat závislosti. Hvězdy téže spektrální třídy mohou mít různý zářivý výkon. Proto vytvoříme diagram, kde na vodorovné ose bude spektrální třída či povrchová teplota a na svislé ose zářivý výkon — nejlépe dekadický logaritmus z podílu \(\frac{L}{L_\odot}\). Tento diagram se poté nazývá Hertzsprungův-Russelův diagram. Diagram je znázorněn na obrázku.
HR diagram
Na diagramu můžeme pozorovat, že se hvězdy shlukují do skupin podle svých vlastností. Nejvíce hvězd se nachází na hlavní posloupnosti, kde leží i Slunce. Chladné hvězdy s vysokým zářivým výkonem nazýváme červení obři, hvězdy s větším výkonem nazýváme nadobři. Oproti tomu existují hvězdy s velmi vysokou teplotou a malým zářivým výkonem, které nazýváme bílí trpaslíci.
Hvězdy hlavní posloupnosti jsou hvězdy hmotností i objemem srovnatelné se Sluncem. Najdeme je na diagonále HR diagramu. Jejich zářivý výkon i teplota mohou být značně vysoké nebo naopak velice nízké. Na hlavní posloupnosti leží naprostá většina hvězd, které můžeme v našem okolí pozorovat. Jejich největší část má nižší povrchovou teplotu i zářivý výkon než Slunce, leží tedy níže na hlavní posloupnosti.
Hvězdy na hlavní posloupnosti stráví asi 85 % svého života. Po zážehu termojaderných reakcí se hvězda dostává na hlavní posloupnost a opouští ji až když přetvoří veškerý vodík, který hvězda obsahuje na helium.
Obři: Hmotnost těchto hvězd je srovnatelná s hmotností Slunce, ovšem jejich poloměry se pohybují až do velikosti 80 \(R_\odot\). Vyznačují se hustým jádrem a řídkými obaly, které hvězda může ztrácet. Obvykle naleží do spektrálních tříd K — M, zářivý výkon těchto hvězd je vysoký .
Nadobři: Hmotnosti a poloměry těchto hvězd jsou značně větší, než u Slunce. Hmotnosti se pohybují v rozmezí 10 — 70 \(M_\odot\), poloměry mohou dosáhnout hodnot až 500 \(R_\odot\). Nadobři mohou mít různé teploty, vyskytují se červené hvězdy (spektrální třída K — M), ale můžeme také pozorovat bílé nadobry (spektrální třída A).
Tyto hvězdy ve svém jádře vytváří zejména helium, uhlík, dusík, kyslík a mnoho dalších prvků.
Trpaslíci jsou hvězdy hmotností srovnatelné se Sluncem, ovšem jejich poloměr bychom mohli porovnat se Zemí. Jsou to tedy hvězdy malých velikostí, ovšem s velkou hmotností, udává se, že krychlička o objemu 1 \(\rm cm^3\) bílého trpaslíka má hmotnost v řádu tisíců kilogramů.
Jejich povrchová teplota se pohybuje okolo 50 000 K, spadají tedy do spektrální třídy O — A. Zářivý výkon mají oproti teplotě velmi nízký, jsou to hvězdy, které je na obloze velmi těžké najít, ale i tak můžeme říci, že v našem okolí se jich vyskytuje velmi málo.