Vastes sphères de gaz qui tirent leur lumière des réactions de fusion thermonucléaire se produisant en leur cœur. Elles passent ainsi la majeure partie de leur vie à brûler leur hydrogène, le transformant en hélium puis en éléments chimiques de plus en plus lourds : carbone, oxygène, etc. Plus une étoile a une masse importante, plus elle brûlera vite son combustible. Au contraire, plus sa masse est petite, plus elle vivra longtemps.
Les astronomes qui étudient les étoiles s’intéressent en priorité à deux de leurs caractéristiques : leur luminosité et leur température de surface. Portées sur une diagramme, appelé diagramme de Herstzsprung-Russell du nom des deux astronomes qui l’établirent indépendamment l’un de l’autre dans les années 1910, elles permettent en effet véritablement de classer les étoiles. En portant horizontalement la température de surface et verticalement leur luminosité, ou magnitude, absolue, on s’aperçoit ainsi que les étoiles se répartissent en majorité le long d’une diagonale, la “ séquence principale ”. En son milieu, se trouvent les étoiles de taille moyenne, comme le Soleil. En bas, les petites. En haut, les plus grosses. Dans le coin supérieur droit du diagramme, se concentrent de grosses étoiles froides : les géantes et supergéantes rouges. Vers la gauche, des étoiles chaudes, qu'elles soient très discrètes comme les naines blanches, ou très lumineuses. En fait, le diagramme de Herstzsprung-Russell se lit comme une séquence d'évolution stellaire. La séquence principale correspond à la phase de vie calme des étoiles, celle où elles passent la majorité de leur vie à brûler leur hydrogène. Ensuite seulement surviennent les instabilités qui vont précipiter leur fin.
Étoiles doubles : Les étoiles mènent rarement une existence solitaire. Contrairement à notre Soleil, beaucoup d'entre elles vivent en couples, ou à trois, quatre, six, ou plus - dans ce que les astronomes appellent des systèmes doubles, triples, quadruples, sextuples ou multiples. Liées les unes aux autres par la gravitation, elles tournent autour de leur centre de gravité commun. Les étoiles doubles jouent un rôle crucial en astrophysique. Sans elles, sans l'étude de leurs mouvements orbitaux - et sans l'aide des lois de Kepler et de Newton -, jamais les astronomes n'auraient pu “ peser ” les étoiles. Il n'existe aucune autre méthode de détermination directe de la masse stellaire.
Étoiles variables : étoiles dont la luminosité varie au cours du temps, de façon soit imprévisible soit au contraire périodique (parce que, par exemple, elles gonflent et se contractent en permanence). La cause de ces variations peut être propre à l’étoile ou bien, comme dans le cas des binaires à éclipses, due à un effet de perspective. Les binaires à éclipses sont en effet des étoiles doubles qui gravitent l’une autour de l’autre dans un plan qui coïncide avec notre ligne de visée. Vu depuis la Terre, le couple semble alors accuser de brèves chutes de luminosité, à chaque fois que l’un des deux astres passe devant l'autre.
