GIẢN ĐỒ HECSPRUNG - RUTXEN (HERTZSPRUNG - RUSSELL)
Cuối thế kỷ XIX - đầu thế kỷ XX, các phương pháp chụp ảnh để đánh giá định lượng độ sáng của chúng (chỉ số màu) đã được áp dụng trong thiên văn. Phân tích các tham số này mau chóng dẫn đến việc phát hiện ra quy luật vật lý kết nối các đặc tính quan sát được của các sao.
Bước đầu tiên đã được nhà thiên văn Đan Mạch Âyna Hecsprung thực hiện vào các năm 1905 - 1907 trên cơ sở trắc quang các sao sáng của hai quần sao tương đối gần là Pleiades (Tua Rua) và Hyades (Tất Tú). Ông đã khám phá ra rằng các sao xanh lam trong mỗi quần sao có độ sáng cao nhất, và trong số các sao đỏ có thể tách ra các sao yếu và sao tương đối sáng. Nói cách khác, trên giản đồ đối chiếu cấp sao và màu sao thì các sao chia thành các nhóm riêng rẽ. Bởi vì các sao của mỗi quần sao ở cách chúng ta một khoảng cách xấp xỉ như nhau nên độ sáng biểu kiến được đo bằng cấp sao đặc trưng của các sao có liên quan với nhau theo cách nào đó.
Nhưng màu sao lại phụ thuộc vào nhiệt độ của nó (sao càng nóng thì màu của nó càng xanh lam), mà nhiệt độ lại liên quan chặt chẽ với dạng phổ sao, tức là loại sao theo quang phổ được xác định trực tiếp bằng quan sát. Năm 1913, nhà thiên văn Mỹ Henry Rutxen đã đối chiếu độ trưng của các sao khác nhau với các loại phổ của chúng. Trên giản đồ phổ - độ trưng. Ông đặt tất cả các sao đã biết khoảng cách vào thời đó (không biết khoảng cách thì không thể ước lượng được độ trưng của sao). Từ đó, các giản đồ màu - độ trưng và nhiệt độ - độ trưng tương tự nhau về ý nghĩa đều được gọi là các giản đồ Hecsprung - Rutxen.
Trên giản đồ Hecsprung - Rutxen các sao tập hợp thành các nhóm riêng, được gọi là các dãy. Dãy đông đúc nhất gọi là dãy chính bao gồm khoảng 90% tất cả các sao quan sát được (trong đó có cả Mặt Trời của chúng ta). Nó chạy dài theo một đường chéo từ góc trên bên trái của giản đồ, nơi tập trung các sao nóng xanh lam có độ trưng cao xuống phía dưới bên phải là vùng có các sao đỏ sáng yếu. Bên phải ở phía trên phần dưới của dải chính có nhánh các sao kềnh (khổng lồ), tập trung chủ yếu các sao đỏ có kích thước lớn và độ trưng của chúng vượt Mặt Trời hàng chục và hàng trăm lần. Trong số các sao sáng này ở nhánh sao kềnh có các sao Arcturus, Alđebaran, Dubhe (chòm Gấu Lớn). Tận trên đỉnh giản đồ là dãy các sao siêu kềnh xếp gần như thành hàng ngang qua tất cả các loại phổ. Thuộc số này có sao Bắc Cực, Rigel, Betelgeuse. Các sao siêu kềnh đỏ là các sao có kích thước lớn nhất. Còn ở phía dưới, trong khu vực nhiệt độ cao và độ trưng thấp, là nơi ở của các sao lùn trắng tí hon. Cũng có cả các dãy khác nhưng chúng không đông lắm.
Chỉ vừa phát hiện ra sự tồn tại của các dãy này là người ta đã thử tìm cách lý giải vật lý cho hiện tượng đó. Ban đầu dãy chính được xem là tập hợp của các sao có tuổi tác khác nhau, tức là đường đi trên giản đồ mà đa số các sao sẽ dịch chuyển trong suốt cuộc đời khi từ từ tiêu hết dự trữ năng lượng, giảm độ trưng và nhiệt độ. Tuy nhiên mọi chuyện hoá ra phức tạp hơn: dọc theo dãy chính phân bố các sao có khối lượng khác nhau, trong đó năng lượng bức xạ được giải phóng do việc biến hyđrô thành hêli. Ngôi sao càng nặng thì vị trí của nó trong dãy chính càng cao. Trong dãy chính bất kỳ sao nào cũng trải qua phần lớn cuộc đời thế mà ở đây đông đúc sao đến thế: Theo lý thuyết tiến hoá sao, khi dự trữ hyđrô trong lòng sao cạn đi thì nó rời dãy chính và rẽ sang bên phải giản đồ. Khi đó nhiệt độ của nó luôn luôn giảm đi, còn kích thước thì tăng nhanh. Bắt đầu một hành trình phức tạp, ngày càng nhanh hơn trên giản đồ.
Giản đồ Hecsprung - Rutxen được các nhà thiên văn áp dụng rộng rãi để mô tả sự thay đổi có tính tiến hoá của các sao và đối chiếu lý thuyết tiến hoá sao với quan sát. Nó cũng thuận tiện để xác định tuổi của các quần sao (trên cơ sở thuyết tiến hoá), bởi vì với tuổi tác thì mật độ dân cư của các dãy khác nhau thay đổi. Chẳng hạn, trong các quần sao trẻ có nhiều sao có độ trưng cao nằm trên dãy chính và dãy sao siêu kềnh. Còn trong các quần sao già phần đầu trên của dãy chính "biến mất" (các sao đã kịp rời khỏi chỗ này), nhưng lại có nhánh sao kềnh rất đông đúc, đây là nơi các sao kiểu Mặt Trời rơi vào sau khi ra đời khoảng 10 tỉ năm. Quan hệ phụ thuộc Hecsprung - Rutxen thường được sử dụng để xác định chính xác hơn khoảng cách tương đối đến các quần sao bằng cách đối chiếu vị trí của các dãy chính của chúng trên giản đồ phổ - cấp sao.
