Ein wichtiges Diagramm zur Einordnung der Sterne nach bestimmten Sterntypen wurde 1910 von den Astronomen E. Hertzsprung (Dänemark) und H. N. Russel (USA) auf gestellt. Auf der Hochwertachse ist die Leuchtkraft L der Sterne in Einheiten der Sonnenleuchtkraft in logarithmischem Maßstab aufgetragen. Damit lässt sich die über neun Zehnerpotenzen reichende Leuchtkraft anschaulich darstellen. Gleichberechtigt ist die Wahl der absoluten Helligkeit als Hochwertskala.
Auf der Rechtswertachse ist die Oberflächentemperatur T der Sterne ebenfalls logarithmisch aufgetragen. – Man kann auch die Spektralklasse verwenden.
Trägt man alle Sterne, die sich in der Nachbarschaft der Sonne befinden in das Diagramm ein, so ordnen sich fast alle Sterne in einem Band an, das von links oben nach rechts unten verläuft. Oben links stehen die bläulich weißen Sterne hoher Leuchtkraft, in der Mitte die sonnenähnlichen gelben Sterne und rechts unten, dort ist das Band besonders dicht besetzt, die roten Zwergsterne. Dieses Band bezeichnet man als Hauptreihe und die Sterne als Hauptreihensterne. Sie stellen den größten Anteil der Sterne dar.

In deutlichem Abstand unter der Hauptreihe befinden sich die etwa 100 Weißen Zwerge, die man in der Sonnenumgebung entdeckt hat.
Einige Sterne befinden sich oberhalb der Hauptreihe. Zu ihnen gehören beispielsweise Arctur im Sternbild Bootes oder der Polarstern. Es sind Riesensterne, die am Ende ihres Sternlebens die Hauptreihe verlassen und sich dabei gewaltig aufblähen.
Während die Sterne auf der Hauptreihe höchstens den dreifachen Sonnenradius R_sonne besitzen, hat Arctur einen Radius von 22 R_sonne.
Sterne, deren Radius größer als der zehnfache Sonnenradius ist, heißen Riesensterne. Riesensterne, deren Leuchtkraft größer als 1000 L_sonne ist, werden Überriesen genannt. Die Grenze liegt etwa bei 25 R_sonne, wobei die Temperatur noch eine Rolle spielt: Aldebaran ist mit 27 R_sonne und einer Oberflächentemperatur von 3500 K ein roter Riese, während Deneb mit etwa gleichem Radius aber einer Temperatur von 11 000 K ein weißer Überriese ist.

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