El diagrama de Hertzsprung-Russell (diagrama HR) es una de las herramientas más importantes en el estudio de la evolución estelar. Desarrollado de forma independiente a principios de la década de 1900 por Ejnar Hertzsprung y Henry Norris Russell, traza la temperatura de las estrellas frente a su luminosidad (el diagrama HR teórico), o el color de las estrellas (o tipo espectral) frente a su magnitud absoluta (el diagrama HR observacional, también conocido como diagrama de color-magnitud).
Dependiendo de su masa inicial, cada estrella pasa por etapas evolutivas específicas dictadas por su estructura interna y cómo produce energía. Cada una de estas etapas corresponde a un cambio en la temperatura y luminosidad de la estrella, que se puede ver moverse a diferentes regiones en el diagrama HR a medida que evoluciona. Esto revela el verdadero poder del diagrama HR: los astrónomos pueden conocer la estructura interna y el estadio evolutivo de una estrella simplemente determinando su posición en el diagrama.

El diagrama de Hertzsprung-Russell de las diversas etapas de la evolución estelar. Con mucho, la característica más destacada es la secuencia principal (gris), que va desde la parte superior izquierda (estrellas calientes y luminosas) hasta la parte inferior derecha (estrellas frías y débiles) del diagrama. La rama gigante y las estrellas supergigantes se encuentran sobre la secuencia principal, y las enanas blancas se encuentran debajo.
Crédito: R. Hollow, CSIRO.

Este diagrama de Hertzsprung-Russell muestra un grupo de estrellas en varias etapas de su evolución. Con mucho, la característica más destacada es la secuencia principal, que va desde la parte superior izquierda (estrellas calientes y luminosas) hasta la parte inferior derecha (estrellas frías y débiles) del diagrama. La rama gigante también está bien poblada y hay muchas enanas blancas. También se grafican las clases de luminosidad de Morgan-Keenan que distinguen entre estrellas de la misma temperatura pero diferente luminosidad. – >
Hay 3 regiones principales (o etapas evolutivas) del diagrama de FC:

1. La secuencia principal que se extiende desde la parte superior izquierda (caliente, luminosa estrellas) en la parte inferior derecha (estrellas frías y débiles) domina el diagrama de FC. Es aquí donde las estrellas pasan alrededor del 90% de sus vidas quemando hidrógeno en helio en sus núcleos. Las estrellas de la secuencia principal tienen una clase de luminosidad Morgan-Keenan etiquetada como V.
2. Las estrellas gigantes rojas y supergigantes (clases de luminosidad I a III) ocupan la región por encima de la secuencia principal. Tienen temperaturas superficiales bajas y luminosidades altas lo que, según la ley de Stefan-Boltzmann, significa que también tienen grandes radios. Las estrellas entran en esta etapa evolutiva una vez que han agotado el combustible de hidrógeno en sus núcleos y han comenzado a quemar helio y otros elementos más pesados.
3. Las estrellas enanas blancas (clase de luminosidad D) son la etapa evolutiva final de baja a intermedia estrellas de masa, y se encuentran en la parte inferior izquierda del diagrama HR. Estas estrellas son muy calientes pero tienen poca luminosidad debido a su pequeño tamaño.

El Sol se encuentra en la secuencia principal con una luminosidad de 1 y una temperatura de alrededor de 5.400 Kelvin.
Los astrónomos generalmente usan el diagrama HR para resumir la evolución de las estrellas o para investigar las propiedades de una colección de estrellas. En particular, al trazar un diagrama de HR para un cúmulo de estrellas globular o abierto, los astrónomos pueden estimar la edad del cúmulo desde donde las estrellas parecen apagar la secuencia principal (vea la entrada sobre la secuencia principal para saber cómo funciona).