Sao (tieng Anh: star), Ngoi sao, Vi sao hay Hang tinh (chu Han: 恒星) la mot thien the plasma sang, co khoi luong lon đuoc giu boi luc hap dan. Sao gan Trai Đat nhat la Mat Troi, no la nguon cua hau het nang luong tren Trai Đat. Nhieu sao khac co the nhin thay đuoc tren bau troi đem khi chung khong bi lu mo đi duoi anh sang cua Mat Troi. Ve mat lich su, hau het cac sao sang va nhin thay bang mat thuong nam tren thien cau đuoc nhom lai cung nhau thanh cac chom sao va cac mang sao, nhung sao sang nhat đeu đuoc đat nhung ten goi rieng. Cac danh muc sao mo rong đa đuoc nhung nha thien van lap nen, cung cap cac cach đinh danh sao theo tieu chuan hoa. Trong tieng Han, no đuoc goi la hang tinh (ngoi sao đung yen) đe phan biet voi hanh tinh (ngoi sao chuyen đong).
Trong phan lon thoi gian hoat đong cua no, mot sao chieu sang đuoc la do cac phan ung tong hop hat nhan tai loi cua no, giai phong nang luong truyen qua phan ben trong sao va sau đo buc xa ra khong gian ben ngoai. Hau het moi nguyen to xuat hien trong tu nhien nang hon heli đeu đuoc tao ra nho cac ngoi sao, hoac thong qua qua trinh tong hop hat nhan sao trong suot thoi gian hoat đong cua no hoac boi tong hop hat nhan sieu tan tinh khi ngoi sao phat no. Cac nha thien van hoc xac đinh đuoc khoi luong, đo tuoi, thanh phan hoa hoc va nhieu tinh chat khac cua ngoi sao bang cach quan sat pho, đo sang va chuyen đong cua no trong khong gian. Khoi luong tong cong cua ngoi sao la yeu to chinh trong qua trinh tien hoa sao va su tan lui cua no. Nhieu đac trung khac cua mot sao đuoc xac đinh thong qua lich su tien hoa cua no, bao gom đuong kinh, su tu quay, chuyen đong va nhiet đo. Mot bieu đo lien he giua nhiet đo voi đo sang cua nhieu ngoi sao, goi la bieu đo Hertzsprung-Russell (bieu đo H-R), cho phep xac đinh đuoc tuoi va trang thai tien hoa cua mot ngoi sao.
Mot ngoi sao hinh thanh tu mot đam may co sup lai cua cac vat chat voi thanh phan co ban la hydro, cung voi heli va mot so cac nguyen to nang hon. Mot khi nhan cua sao đu đac, mot so hat nhan hydro ngay lap tuc bien đoi thanh heli thong qua qua trinh tong hop hat nhan. Phan con lai cua lop ben trong ngoi sao mang nang luong tu loi ra ngoai thong qua qua trinh ket hop giua buc xa va đoi luu. Ap suat ben trong ngoi sao ngan khong cho ngoi sao tiep tuc bi co lai duoi anh huong cua chinh luc hap dan cua no. Đen khi nhien lieu hydro tai loi bi can kiet, cac ngoi sao voi khoi luong it nhat bang 0,4 lan khoi luong cua Mat Troi bat đau no ra đe trong mot so truong hop tro thanh mot sao khong lo đo tiep tuc đot chay cac nguyen to nang hon tai loi sao hoac tai cac lop vo bao quanh loi. Ngoi sao sau đo buoc vao giai đoan suy bien, tai che lai mot ty le vat chat vao moi truong khong gian lien sao, noi đay se hinh thanh len mot the he sao moi voi mot ty le cao cac nguyen to nang.
He sao đoi va nhieu sao chua hai hoac nhieu ngoi sao co lien ket ve luc hap dan voi nhau, va noi chung chung di chuyen quanh nhau theo nhung quy đao on đinh. Khi hai ngoi sao co quy đao tuong đoi gan nhau, tuong tac hap dan giua chung co the co mot anh huong quan trong len qua trinh tien hoa cua cac ngoi sao. Cac sao co the tap hop lai thanh mot cau truc lien ket hap dan lon hon, nhu mot quan tinh hay mot thien ha.


Lich su quan sat = Thoi ky Co đai =

Ve mat lich su, cac ngoi sao đa tro thanh quan trong đoi voi cac nen van minh tren toan the gioi. Chung tro thanh mot phan cua tin nguong ton giao va đong vai tro quan trong trong viec đinh vi va đinh huong. Nhieu nha thien van co đai tin rang cac sao nam co đinh tren mot thien cau, va chung bat bien. Đe thuan tien, cac nha thien van đa nhom cac ngoi sao lai thanh cac chom sao va su dung chung đe theo doi chuyen đong cua cac hanh tinh va suy đoan vi tri cua Mat Troi. Chuyen đong cua Mat Troi so voi cac ngoi sao (va đuong chan troi) đa đuoc su dung đe lam ra duong lich, va đuoc dung đe ap dung đieu tiet trong nong nghiep. Lich Gregory hien tai la lich đuoc su dung nhieu noi tren the gioi, la duong lich dua tren goc cua truc quay Trai Đat lien he tuong đoi voi Mat Troi.
Ban đo sao chinh xac co nhat cho đen ngay nay xuat hien tu thoi Ai Cap co đai nam 1534 truoc Cong nguyen. Danh luc sao đuoc biet đen som nhat đa đuoc bien soan boi cac nha thien van hoc Babylon o Luong Ha vao cuoi thien nien ky hai truoc Cong nguyen, trong thoi đai Kassite (khoang 1531-1155 TCN). Danh luc sao đau tien cua thien van hoc Hy Lap đa đuoc lap ra boi Aristillus vao xap xi nam 300 TCN, voi su giup đo cua Timocharis. Danh luc sao cua Hipparchus (the ky hai truoc Cong nguyen) bao gom 1.020 ngoi sao va đa đuoc Ptolemy đua vao trong danh luc cua ong. Hipparchus la nguoi đau tien phat hien ra mot sao moi nova đuoc ghi lai trong lich su. Rat nhieu ten goi cac chom sao va ngoi sao su dung ngay nay đuoc bat nguon tu thien van cua nguoi Hy Lap.


= Thoi ky Trung co =
Mac du xuat hien nhu the bat bien tren bau troi, cac nha thien van Trung Hoa co đai đa khang đinh la nhung ngoi sao moi co the xuat hien. Nam 185, lan đau tien ho đa quan sat va ghi lai mot vu no sieu tan tinh, bay gio goi la SN 185. Su kien ngoi sao bung sang nhat tung đuoc ghi lai trong lich su la vu no sieu tan tinh SN 1006, đa đuoc quan sat vao nam 1006 va đuoc ghi chep boi nha thien van Ai Cap Ali ibn Ridwan va mot vai nha thien van Trung Hoa khac. Sieu tan tinh SN 1054 (Thien Quan khach tinh), tao ra tinh van Con Cua, cung đa đuoc quan sat boi cac nha thien van Trung Hoa va Hoi giao.

Cac nha thien van Hoi giao thoi Trung co đa đat ten goi A rap cho rat nhieu ngoi sao ma van con đuoc su dung cho đen ngay nay, ho cung đa phat minh ra nhieu loai dung cu thien van hoc dung đe tinh toan vi tri cua cac ngoi sao. Ho đa xay dung cac vien nghien cuu quan sat lon đau tien, voi muc đich chinh la đe lap cac danh luc sao Zij. Mot trong so chung, cuon Sach cua nhung ngoi sao co đinh (nam 964) do nha thien van hoc Ba Tu Abd al-Rahman al-Sufi viet, ong la nguoi đa quan sat rat nhieu ngoi sao, quan tinh (bao gom Omicron Velorum va quan tinh Brocchi) va cac thien ha (gom thien ha Andromeda). Vao the ky thu XI, nha bac hoc nguoi Ba Tu Abu Rayhan Biruni đa mieu ta Ngan Ha nhu la tap hop vo so cac manh voi tinh chat cua cac sao mo, va tinh ra vi đo cua nhieu sao trong qua trinh nguyet thuc nam 1019.
Nha thien van Ibn Bajjah nguoi o Al-Andalus đe xuat la Ngan Ha la tap hop cua nhieu sao ma gan nhu cham vao nhau va hien len la mot hinh anh lien tuc do hieu ung cua khuc xa tu cac vat lieu trong khong khi, voi trich dan quan sat cua ong ve su giao hoi cua Sao Moc va Sao Hoa nam 500 AH (tuc 1106/1107 AD) nhu la mot chung cu.
Cac nha thien van hoc Chau Au thoi Trung Co nhu Tycho Brahe đa nhan ra cac sao moi trong bau troi đem (sau đo goi la novae), goi ra rang bau troi (thien đuong) khong he bat bien nhu truoc đay. Vao nam 1584, Giordano Bruno đe xuat rang cac ngoi sao thuc su la nhung mat troi khac, va co the co cac hanh tinh ngoai He Mat Troi, tham chi giong voi Trai Đat, quay quanh chung, mot y tuong đa tung đuoc đe cap đen boi cac nha triet hoc Hy Lap Democritus va Epicurus, va boi cac nha vu tru hoc Hoi giao Trung co nhu Fakhr al-Din al-Razi. Cac the ky tiep sau, y tuong ve cac ngoi sao nhu cac mat troi o xa đa nhan đuoc su nhat tri giua cac nha thien van. Đe giai thich tai sao cac ngoi sao khong tac đong hap dan đang ke len he Mat Troi, Isaac Newton cho rang cac ngoi sao đuoc phan bo đeu theo moi huong, dua tren mot y tuong do nha than hoc Richard Bentley đua ra.


= Thien van sao tu the ky thu XVII đen nay =
Nha thien van nguoi Y Geminiano Montanari đa ghi lai cac quan sat ve su thay đoi đo sang cua sao Algol nam 1667. Edmond Halley đa cong bo nhung đo đac đau tien ve chuyen đong rieng cua cap cac sao "co đinh" gan, cho thay chung đa thay đoi vi tri theo thoi gian tu thoi cua cac nha thien van Hy Lap Ptolemy va Hipparchus. Đo đac truc tiep đau tien ve khoang cach đen mot ngoi sao (61 Cygni voi khoang cach 11,4 nam anh sang) đa đuoc thuc hien boi Friedrich Bessel nam 1838 su dung ki thuat thi sai. Cac đo đac thi sai cho thay su tach biet lon giua cac sao tren bau troi.

William Herschel la nha thien van hoc đau tien đa co gang xac đinh su phan bo cac ngoi sao tren bau troi. Trong thap nien 1780, ong đa thuc hien hang loat cac đo đac voi 600 huong khac nhau, va đem so sao quan sat đuoc doc theo huong nhin moi lan. Tu đay ong rut ra ket luan la so luong cac sao tang on đinh ve mot huong tren bau troi, theo huong ve loi Ngan Ha. Con trai ong John Herschel đa lap lai nghien cuu nay o ban cau nam va tim thay đieu tuong tu ve so luong sao tang on đinh theo cung mot huong. Them vao cac thanh tuu khac cua ong, William Herschel cung chu y toi kham pha cua ong la mot so ngoi sao khong chi nam doc theo cung mot phuong nhin, nhung cung la cac sao đong hanh tao nen nhung he sao đoi.
Khoa hoc ve quang pho sao đa đuoc đi tien phong boi Joseph von Fraunhofer va Angelo Secchi. Bang cach so sanh pho cua cac sao nhu sao Sirius voi Mat Troi, ho tim ra nhung su khac nhau trong cuong đo va so cac vach hap thu—cac đuong toi mau trong pho cua sao la do su hap thu cua bau khi quyen Trai Đat đoi voi nhung tan so xac đinh. Nam 1865 Secchi bat đau phan loai sao dua theo kieu pho cua chung. Tuy nhien, hinh thuc phan loai sao hien đai moi đuoc Annie Jump Cannon phat trien trong thap nien 1900.
Viec quan sat cac sao đoi bat đau tang len mot cach quan trong trong the ky XIX. Nam 1834, Friedrich Bessel đa quan sat su thay đoi trong chuyen đong rieng cua sao Sirius, va ong suy luan ra su ton tai cua mot sao đong hanh bi che giau. Edward Pickering đa lan đau tien phat hien ra quang pho cua he sao đoi nam 1899 khi ong quan sat thay su tach co tinh chu ky cua cac vach pho cua sao Mizar theo chu ky 104 ngay. Cac quan sat chi tiet cua nhieu he thong sao đoi đa đuoc thu thap lai boi cac nha thien van William Struve va S. W. Burnham, cho phep xac đinh đuoc khoi luong cua sao tu tinh toan ve cac tham so quy đao. Va loi giai cho bai toan xac đinh quy đao cua cac sao đoi tu cac quan sat qua kinh thien van đuoc Felix Savary tim ra nam 1827.
The ky thu XX đa chung kien su phat trien manh me cua khoa hoc nghien cuu sao. Ki thuat chup anh đa tro thanh mot cong cu co gia tri cho thien van hoc. Karl Schwarzschild đa kham pha ra mau cua mot sao, va tu đo la nhiet đo cua sao, chung co the đuoc xac đinh bang cach so sanh giua đo sang nhin thay va đo sang cua anh chup. Su phat trien cua quang ke quang đien đa cho phep đo đac rat chinh xac ve đo lon tai rat nhieu khoang buoc song khac nhau. Nam 1921 Albert A. Michelson lan đau tien đo đuong kinh sao nho mot giao thoa ke tren kinh thien van Hooker.
Su nghien cuu quan trong ve co so vat ly cua ngoi sao đa xuat hien trong nhung thap ky đau cua the ky hai muoi. Nam 1913, bieu đo Hertzsprung-Russell đuoc phat trien, thuc đay nganh thien van vat ly nghien cuu sao. Nhieu mo hinh thanh cong đuoc xay dung đe giai thich cau truc ben trong cua sao va su tien hoa cua chung. Pho cua cac sao cung đa đuoc giai thich thanh cong nho su phat trien cua vat ly luong tu. Đieu nay cung cho phep xac đinh đuoc thanh phan hoa hoc cua khi quyen mot ngoi sao.
Ngoai tru cac sieu tan tinh, cac ngoi sao đa đuoc quan sat mot cach co ban, truoc tien trong cac thien ha Nhom Đia Phuong cua chung ta, va đac biet la phan nhin thay đuoc cua Ngan Ha (nhu đuoc mo ta chi tiet trong cac danh luc sao trong thien ha cua chung ta). Nhung cung co mot so sao đuoc quan sat trong thien ha M100 cua Đam Virgo, cach Trai Đat 100 trieu nam anh sang. Trong Sieu đam Đia Phuong chung ta co the nhin thay cac quan tu sao, va cac kinh thien van hien tai co the quan sat cac ngoi sao đon le mo nhat trong Đam Đia Phuong— phan giai đuoc nhung ngoi sao xa đen hang tram trieu nam anh sang (Xem Cepheid). Tuy nhien, ben ngoai cac thien ha cua Sieu đam Đia Phuong, chua co mot ngoi sao đon le hay mot quan tinh đuoc quan sat. Chi ngoai tru hinh anh cua mot quan tinh lon chua hang tram nghin ngoi sao nam cach chung ta 1 ty nam anh sang—gap 10 lan khoang cach đen nhung quan tinh xa nhat tung đuoc quan sat.


Đinh danh Khai niem chom sao đa đuoc biet tu thoi ky Babylon. Nhung nguoi co đai quan sat bau troi tuong tuong ra su sap xep cac vi sao noi bat thanh nhung hinh anh, va ho gan nhung hinh anh nay voi nhung bieu tuong cua thien nhien hay thanh than. Co muoi hai mau hinh anh nay nam doc theo dai cua mat phang hoang đao va chung tro thanh muoi hai cung trong chiem tinh hoc. Nhieu ngoi sao sang đien hinh cung đuoc đat ten, đac biet la đat theo ngon ngu A rap hoac La tinh.
Giong nhu moi chom sao hay Mat Troi, cac vi sao cung co ten mang tinh than thoai danh cho chung. Đoi voi nguoi Hy Lap co đai, mot vai "vi sao" lai la nhung hanh tinh (tieng Hy Lap πλανητης (planetes), co nghia la "ke lang thang"), đai dien cho nhieu vi than toi cao, voi ten goi cua cac hanh tinh Sao Thuy, Sao Kim, Sao Hoa, Sao Moc va Sao Tho. (Sao Thien Vuong va Sao Hai Vuong đuoc đat ten cua cac vi than cua Hy Lap va La Ma 
co đai, nhung do hai hanh tinh nay khong đuoc biet tu thoi co đai do chung qua mo, nen ten cua chung đa đuoc đat boi cac nha thien van sau nay).
Vao khoang nhung nam 1600, ten cua cac chom sao đuoc su dung đe đat ten cho cac ngoi sao tuong ung nam trong chom sao đo. Nha thien van hoc nguoi Đuc Johann Bayer lap ra mot loat cac ban đo sao va ap dung cac chu Hy Lap trong viec đinh danh cac sao theo chom sao cua chung. Sau đo ten goi theo he thong so dua tren xich kinh cua ngoi sao đa đuoc phat minh ra va them vao danh luc sao cua John Flamsteed trong cuon sach cua ong "Historia coelestis Britannica" (an ban 1712), tu đo he thong so nay đuoc goi la Đinh danh Flamsteed hay so Flamsteed.
Theo luat khong gian, chi co duy nhat mot to chuc quoc te đuoc cong nhan la co quyen đat ten cho cac thien the đo la Hiep hoi Thien van Quoc te (IAU). Mot so cong ty tu nhan su dung ten goi cac vi sao ma Thu vien vuong quoc Anh goi la nhung cong ty thuong mai khong hop. Tuy nhien, IAU khong hop tac voi cac cong ty trong linh vuc thuong mai đe cong nhan ten goi hay su dung nhung ten goi nay cho cac muc đich thuong mai.
Trong tieng Viet, mot so hanh tinh cung đuoc đat ten voi chu "Sao" o đau, nhu Sao Thuy, Sao Kim, Sao Hoa,... Khong giong voi cac sao, cac hanh tinh la cac thien the co khoi luong nho hon mot phan nghin lan khoi luong cac sao, chua vat chat chu yeu o dang ran, long, khi, bay quanh cac sao duoi tac dung hap dan boi cac sao. Tuy nhien viec dung cac chu "Sao" viet hoa la chi ten rieng, voi y nghia la vat the tren troi, khong dung nhu danh tu chung voi y nghia phan loai.


Cac đon vi đo Hau het cac tham so cua mot sao đuoc bieu dien theo cac đon vi SI đe cho thuan tien, ngoai ra cac đon vi CGI cung đuoc su dung (vi du bieu dien đo sang theo erg tren giay). Khoi luong, đo sang va ban kinh thuong đuoc cho theo đon vi cua Mat Troi, dua tren đac trung cua Mat Troi:

Đoi voi nhung đo dai lon, nhu ban kinh cua sao khong lo hoac ban truc lon cua he sao đoi, thuong đuoc bieu dien theo đon vi thien van (AU)—xap xi khoang cach trung binh giua Trai Đat va Mat Troi (150 trieu km hay 93 trieu dam).


Su hinh thanh va tien hoa Cac vi sao đuoc hinh thanh trong nhung vung mo rong voi mat đo cao hon trong moi truong lien sao, mac du the mat đo van thap hon ben trong mot buong chan khong o tren Trai Đat. Nhung vung nay đuoc goi la cac đam may phan tu, chung chua chu yeu hydro va khoang 23 – 28% heli cung mot it phan tram cac nguyen to nang hon. Mot vi du cua vung đang hinh thanh sao la Tinh van Lap Ho.
Mot sao khoi luong lon thuong hinh thanh trong cac đam may phan tu, chung la nguon chieu sang nhung vung nay. Chung cung lam ion hoa hydro, tao ra nhung vung H II.


= Su hinh thanh tien sao =

Su hinh thanh mot ngoi sao bat đau voi su bat on đinh hap dan ben trong mot đam may phan tu, thuong la tu su kich hoat cua song xung kich tu cac vu no sieu tan tinh (nhung vu no cua sao khoi luong lon) hoac do va cham giua hai thien ha (trong thien ha bung no sao). Khi mot vung đat toi mat đo vat chat thoa man gioi han cho su bat on đinh Jeans, no bat đau co lai duoi luc hap dan cua chinh no.

Khi đam may co lai, nhung tap hop đon le cua khi va bui đam đac tao nen cai ma chung ta goi la khoi cau Bok. Khoi cau tiep tuc suy sup (co lai), mat đo tang len, nang luong hap dan chuyen thanh nhiet nang va lam cho nhiet đo tang len. Khi đam may tien sao đa đat toi xap xi đieu kien on đinh cua can bang thuy tinh, mot tien sao hinh thanh tai loi cua đam may. Nhung sao tien dai chinh nay thuong bi bao boc xung quanh boi mot đia tien hanh tinh. Chu ky co sup hap dan nay dien ra trong khoang 10 đen 15 trieu nam.
Nhung sao so sinh voi khoi luong nho hon 2 lan khoi luong Mat Troi đuoc goi la cac saoT Tauri, trong khi cac sao co khoi luong lon hon goi la sao Herbig Ae/Be. Nhung sao moi sinh ra phat ra cac tia khi doc theo truc tu quay cua no, lam giam mo men goc cua sao đang suy sup va tao ra nhung phan mo đuc trong vung đam may goi la cac thien the Herbig-Haro. Nhung tia nay, ket hop cung voi buc xa tu cac sao khoi luong lon o gan, co the giup thoi bay đam may bao quanh ngoi sao đa hinh thanh.


= Dai chinh =

Khoang 90% thoi gian song cua mot sao la đe đot chay hydro tao ra heli trong nhung phan ung nhiet đo cao va ap suat cao tai loi cua sao. Nhung ngoi sao nhu vay đuoc xep vao dai chinh va goi la cac sao lun. Bat đau tai đo tuoi 0 (zero-age) cua dai chinh, ty le heli trong loi cua sao se tang len. He qua la đe duy tri toc đo đoi hoi cua phan ung nhiet hat nhan tai loi, ngoi sao se tu tu tang dan nhiet đo va đo sang cua no–vi du Mat Troi, uoc tinh no đa tang đo sang len khoang 40% tu khi no đat đen dai chinh cach đay 4,6 ty nam truoc.
Moi sao phat ra gio sao chua cac hat gay nen cac dong khi lien tuc thoi vao khong gian. Đoi voi hau het cac sao, khoi luong bi mat đi do gio sao la khong đang ke. Mat Troi mat khoang 10−14 khoi luong Mat Troi hang nam, hay khoang 0,01% tong khoi luong cua no trong toan bo thoi gian song cua no. Tuy the, nhung sao khoi luong lon co the mat tu 10−7 đen 10−5 khoi luong Mat Troi moi nam, lam anh huong quan trong toi su tien hoa cua nhung sao nay. Nhung sao ma khoi luong ban đau lon hon 50 lan khoi luong Mat Troi co the mat tren mot nua tong khoi luong trong khi no van đang o trang thai tren dai chinh.

Khoang thoi gian mot sao o trong giai đoan cua dai chinh phu thuoc chu yeu vao luong nhien lieu no đa su dung va toc đo đot chay nhien lieu đo, va khoi luong va đo sang ban đau cua ngoi sao. Đoi voi Mat Troi, nguoi ta uoc tinh la vao khoang 1010 nam. Cac ngoi sao lon tieu dung nhien lieu cua chung rat nhanh va co thoi gian song ngan. Trai lai, cac sao nho (goi la sao lun đo) tieu dung nang luong rat cham va thoi gian song cua chung tu hang chuc ty đen hang tram ty nam. Đen cuoi đoi, chung chi đon gian mo hon đi ma thoi. Tuy nhien, do thoi gian song cua cac sao nhu vay vuot qua đo tuoi hien tai cua vu tru (13,7 ty nam), cho nen chua the co mot sao lun đo nao đat đen trang thai nhu the.
Ben canh khoi luong, ti le cac nguyen to nang hon heli co the đong vai tro quan trong trong qua trinh tien hoa sao. Trong thien van hoc moi nguyen to nang hon heli đuoc xem la "kim loai", va nong đo hoa hoc cac nguyen to nay đuoc goi la ti le kim loai (metallicity). Ti le kim loai co the anh huong đen thoi gian ngoi sao đot chay nhien lieu, đieu khien su hinh thanh cua tu truong va lam thay đoi cuong đo cua gio sao. Cac sao gia, hay nhung sao lop II (population II) co ti le kim loai (metallicity) it hon ro ret so voi cac sao tre, sao lop I (population I), do chung hinh thanh tu cac đam may phan tu. (Theo thoi gian nhung đam may nay đuoc lam giau len boi cac nguyen to nang hon khi nhung ngoi sao gia chet đi va đe lai ti le kim loai trong khi quyen cua chung.


= Sau dai chinh =

Khi mot sao voi khoi luong it nhat 0,4 lan khoi luong Mat Troi can kiet nhien lieu hydro tai loi cua no, lop ngoai cung cua no mo rong ra rat lon va lanh đi, khien sao đo tro thanh mot sao khong lo đo. Vi du, trong khoang 5 ti nam nua, Mat Troi cua chung ta se tro thanh mot sao khong lo đo, no se no rong voi ban kinh cuc đai vao khoang 1AU, hay 250 lan ban kinh hien tai. Khi tro thanh sao khong lo, Mat Troi se mat khoang 30% khoi luong hien tai.
Trong mot sao khong lo đo voi khoi luong lon hon 2,25 lan khoi luong Mat Troi, su đot chay hydro dien ra tai mot lop bao quanh loi. Tham chi loi bi nen lai đu manh đe co the đot chay đuoc heli, va ban kinh ngoi sao bay gio nhanh chong co lai va nhiet đo be mat ngoi sao tang len. Đoi voi nhung ngoi sao lon hon, vung loi cua chung chuyen dich truc tiep tu phan ung đot chay hydro sang phan ung đot chay heli.
Sau khi ngoi sao đa su dung het nhien lieu heli o loi, phan ung nhiet hat nhan tiep tuc dien ra trong lop vo bao quanh mot loi nong chua cacbon va oxy. Ngoi sao tu đo đi theo con đuong tien hoa song song voi pha ban đau cua sao khong lo đo, nhung voi nhiet đo be mat cao hon.


 Sao khoi luong lon  Trong giai đoan (pha) đot chay heli cua chung, nhung ngoi sao voi khoi luong lon hon 9 lan khoi luong Mat Troi no rong thanh cac sao sieu khong lo đo. Khi nhien lieu trong chung bi can kiet tai loi, chung co the tiep tuc thuc hien cac phan ung nhiet hat nhan đe đot chay cac nguyen to nang hon heli.
Loi co lai cho đen khi nhiet đo va ap suat đat đen đu đe thuc hien phan ung đot chay cacbon (xem qua trinh đot chay cacbon). Qua trinh nay tiep tuc voi cac giai đoan tiep theo la đot chay neon (xem qua trinh đot chay neon), oxy (xem qua trinh đot chay oxy), va silic (xem qua trinh đot chay silic). Gan cuoi đoi cua sao, phan ung tong hop co the dien ra trong cac lop (giong nhu lop cu hanh) ben trong ngoi sao. Moi lop tong hop cac nguyen to khac nhau, voi lop ngoai cung tong hop hydro; lop tiep theo tong hop heli, va tiep tuc nhu vay.
Giai đoan cuoi cung cua chuoi phan ung tong hop cac nguyen to cua ngoi sao khi no bat đau thuc hien phan ung tong hop đe tao ra sat. Do cac hat nhan sat co nang luong lien ket lon hon bat ki cua mot hat nhan nang nao khac, va neu chung đuoc tong hop chung se khong giai phong nang luong ra nua – qua trinh se thu nang luong tu ben ngoai. Nhu vay, do chung lien ket chat hon moi hat nhan nhe, nen nang luong khong the giai phong bang phan ung phan hach hat nhan. Đoi voi nhung ngoi sao khoi luong rat lon va tuong đoi gia, tai tam cua ngoi sao se tich tu mot loi sat lon. Cac nguyen to nang hon trong nhung sao nay co the đuoc tao ra tai be mat, khien chung tien hoa thanh cac sao Wolf-Rayet voi gio sao đam đac thoi ra lop khi quyen ben ngoai.


 Suy sup  Mot sao kich thuoc trung binh khi tien hoa se thoi bay cac lop ben ngoai cua no đe tao thanh tinh van hanh tinh. Neu tan du cua sao sau khi lop khi quyen ngoai cung bi thoi bay đi co khoi luong nho hon 1,4 lan khoi luong Mat Troi, no co lai thanh mot thien the tuong đoi nho (co kich co bang khoang Trai Đat) va khong đu nang đe tiep tuc nen sau hon, thien the nay goi la sao lun trang. Vat chat thoai hoa electron sau ben trong sao lun trang khong con la plasma nua, mac du ngoi sao luc nay thuong đuoc coi la qua cau plasma. Cac sao lun trang se đi đen suy tan tro thanh cac sao lun đen trong mot thoi gian rat dai.

Trong nhung ngoi sao lon hon, phan ung tong hop tiep tuc dien ra cho đen khi loi sat tro len lon hon (khoi luong lon hon 1,4 khoi luong Mat Troi) va khong the tu chong đo đuoc chinh khoi luong cua no. Luc nay loi se ngay lap tuc suy sup khi cac electron ket hop voi proton đe tao thanh vu bung no voi cac neutron cung cac hat neutrino (hay la phan ung phan ra beta nguoc hoac su bat electron). Song xung kich tao boi su suy sup bat thinh linh nay lam cho phan con lai cua ngoi sao (nhung lop ben ngoai loi sat) no tung thanh mot su kien sieu tan tinh. Mot sieu tan tinh rat sang ma chi trong mot thoi gian ngan no co the sang hon toan bo cac ngoi sao trong cung thien ha đo. Khi chung xuat hien trong Ngan Ha, trong lich su sieu tan tinh đa tung đuoc quan sat bang mat thuong voi ten goi "sao moi" (nguoi Trung Hoa goi la sao khach) noi chung truoc đay chua tung ton tai.
Phan lon vat chat trong mot ngoi sao bi thoi bay đi trong vu no sieu tan tinh (hinh thanh len tinh van nhu tinh van Con Cua) va tan du con lai cua loi la mot sao neutron (ma đoi khi đuoc coi la sao xung hoac bung no tia X hoac, trong mot so truong hop cua nhung sao khoi luong cuc lon (lon đu đe lai mot tan du voi khoi luong lon hon 4 lan khoi luong Mat Troi), la mot lo đen. Trong mot sao neutron, trang thai vat chat đuoc goi la vat chat thoai hoa neutron, va nhieu nguoi tin tuong rang co the ton tai them mot dang vat chat thoai hoa ngoai lai nua, goi la vat chat QCD, co kha nang co mat tai loi. Hien nay vat chat ton tai ben trong lo đen van chua đuoc hieu đen.
Nhung lop ben ngoai bi thoi bay đi cua ngoi sao đang suy tan co chua cac nguyen to nang ma co the đuoc tham gia vao qua trinh hinh thanh nhung ngoi sao moi. Nhung nguyen to nang nay cho phep hinh thanh len cac hanh tinh đa. Vat chat bi thoi bay đi cua sieu tan tinh va gio sao cua nhung ngoi sao lon đong mot vai tro quan trong trong viec hinh thanh len moi truong lien sao.


Phan bo Cung voi cac ngoi sao đon le, cac he nhieu sao co the chua hai hoac nhieu sao co lien ket hap dan voi nhau va chung quay quanh nhau. Nhung he nhieu ngoi sao thuong gap đo la he sao đoi, ngoai ra nhung he co nhieu ngoi sao hon cung đa đuoc tim thay. Vi ly do on đinh cua quy đao, nhung he nhieu sao thuong đuoc to chuc thanh tap hop cac sao đoi quanh quay lan nhau. Nhung nhom lon hon goi la quan tinh cung ton tai. Chung tap hop tu mot vai sao (trong stellar associations), đen hang tram nghin ngoi sao trong cac quan tinh cau khong lo.
Tu lau nguoi ta đa gia su rang cac ngoi lon xuat hien trong cac he nhieu ngoi sao. Đieu nay đac biet đung cho cac lop sao loai nang O va B, noi 80% chung hinh thanh trong nhung he nhieu sao. Tuy nhien ti le lai giam cho nhung he nhieu sao nho, chi co khoang 25% sao lun đo đuoc biet la co sao đong hanh cung. Voi khoang 85% ngoi sao trong thien ha cua chung ta la sao lun đo, hau het cac ngoi sao trong Ngan Ha đuoc sinh ra mot cach đon le.
Cac sao khong trai đeu ra trong vu tru, nhung chung thuong đuoc nhom lai thanh cac thien ha cung voi cac khi va bui lien sao. Mot thien ha đien hinh chua hang tram ty ngoi sao, va co hon 100 ty (1011) thien ha trong vu tru quan sat đuoc. Nhieu nha thien van hoc tin rang cac sao chi ton tai trong cac thien ha, thi cac ngoi sao o moi truong lien thien ha cung đa đuoc phat hien. Cac nha thien van cung uoc tinh co it nhat 7×1022 ngoi sao trong vu tru quan sat thay.
Ngoi sao gan nhat voi Trai Đat, ngoai Mat Troi, đo la Can Tinh (Proxima Centauri), cach xa 39,9 nghin ti km, hay 4,2 nam anh sang. Anh sang tu Proxima Centauri mat 4,2 nam moi toi đuoc Trai Đat. Khi du hanh voi van toc cua tau con thoi (5 dam tren mot giay—khoang 30.000 km tren mot gio), chung ta phai mat toi 150.000 nam đe đen đuoc đo. Khoang cach đen Can Tinh la đien hinh ben trong mot đia thien ha, bao gom ca vung cua He Mat Troi. Cac sao co the gan nhau hon khi chung phan bo tai tam cua cac thien ha va trong cac quan tinh cau, hoac chung phan bo cach xa nhau hon trong cac hao quang thien ha.
Do khoang cach tuong đoi lon giua cac ngoi sao ben ngoai nhan thien ha, nen su va cham giua cac ngoi sao dien ra rat hiem. Nhung vung đam đac hon nhu nhan cua cac cum sao cau hay cua thien ha, su va cham co the dien ra nhieu hon. Nhung va cham nay co the tao ra nhung ngoi sao xanh lang thang. Cac sao khong binh thuong nay co nhiet đo be mat cao hon nhung ngoi sao trong dai chinh voi cung đo trung trong cum sao.


Cac đac tinh Hau het moi thu ve mot sao đuoc xac đinh bang khoi luong ban đau cua no, bao gom cac đac trung co ban nhu đo trung va kich thuoc, cung nhu su tien hoa cua sao, thoi gian song va su ket thuc cua no.


= Đo tuoi =
Hau het ngoi sao co đo tuoi tu 1 ty nam đen 10 ty nam. Mot so sao tham chi co đo tuoi gan voi 13,7 ty nam – bang đo tuoi cua vu tru quan sat thay. Ngoi sao co đo tuoi gia nhat đa tung đuoc kham pha, HE 1523-0901, uoc tinh co tuoi 13,3 ty nam.
Sao co khoi luong cang lon, thi co thoi gian song cang ngan, boi vi ve co ban cac sao cang nang thi ap suat cang lon hon tai loi cua chung, lam cho chung tong hop hydro mot cach nhanh hon. Nhung sao nang nhat ton tai voi khoang thoi gian trung binh 1 trieu nam, trong khi cac sao nho nhat (sao lun đo) đot chay nhien lieu cua chung rat cham va ket thuc sau hang chuc đen hang tram ty nam.


= Thanh phan hoa hoc =
Khi cac ngoi sao hinh thanh trong thien ha, chung co thanh phan vao khoang 70% hydro va 28% heli, đuoc đo theo khoi luong, voi mot ti le nho cac nguyen to nang hon. Ti le đien hinh cac nguyen to nang đuoc đo theo so hang thanh phan sat trong khi quyen cua sao, do sat la mot nguyen to pho bien va cac vach hap thu cua no la tuong đoi de đo. Boi vi cac đam may phan tu noi cac sao hinh thanh luon đuoc lam giau boi cac nguyen to nang hon tu cac vu no sieu tan tinh, nen viec xac đinh cac thanh phan hoa hoc cua mot ngoi sao co the đuoc su dung đe suy ra đo tuoi cua no. Ti le cac nguyen to nang hon cung la mot dau hieu ngoi sao co kha nang co mot he hanh tinh quay xung quanh. 
Ngoi sao co thanh phan sat thap nhat tung đo đuoc đo la sao lun HE1327-2326, chi bang 1/200.000 thanh phan sat cua Mat Troi. Nguoc lai, sao sieu giau ti le sat μ Leonis voi su co mat cua sat bang hai lan cua Mat Troi, va sao co hanh tinh quay quanh 14 Herculis co ti le sat gan bang ba lan. Cung ton tai nhung sao di thuong ve mat hoa hoc cho thay su co mat khong binh thuong cua cac nguyen to xuat hien trong pho cua chung; đac biet la crom va cac nguyen to đat hiem.


= Đuong kinh =

Boi vi cac ngoi sao cach xa Trai Đat, ngoai tru Mat Troi ra, chung đeu hien len giong nhu nhung cham sang lap lanh tren bau troi đem do hieu ung cua bau khi quyen Trai Đat. Mat Troi la mot ngoi sao gan nhat voi Trai Đat vi vay no hien len nhu đia tron cung cap anh sang ban ngay cho hanh tinh cua chung ta. Ngoai Mat Troi, ngoi sao co kich thuoc bieu kien lon nhat la sao R Doradus, voi đuong kinh goc chi la 0,057 cung giay.
Kich co cua hau het cac ngoi sao theo đuong kinh goc la qua nho đe co the quan sat voi cac kinh thien van quang hoc hien tai, vi vay viec su dung cac kinh thien van giao thoa ke la can thiet đe tao ra anh cua nhung thien the nay. Mot ki thuat khac đe đo kich thuoc goc cua sao la nho su che khuat. Bang cach đo chinh xac su giam đo sang cua sao khi no bi Mat Trang che khuat (hoac su tang đo sang khi no tai xuat hien lai), đuong kinh goc cua sao co the tinh toan ra đuoc.
Cac sao co kich thuoc tu 20 đen 40 km theo đuong kinh (sao neutron), đen sao khong lo nhu Betelgeuse trong chom sao Lap Ho, voi đuong kinh xap xi lon hon 650 lan cua Mat Troi; hay 0,9 ti km. 


= Đong hoc =

Chuyen đong cua mot sao tuong đoi đoi voi Mat Troi co the cung cap thong tin huu ich ve nguon goc va đo tuoi cua no, cung nhu ve cau truc va su tien hoa xung quanh thien ha. Cac thanh phan chuyen đong cua mot ngoi sao bao gom van toc xuyen tam huong vao hoac ra xa Mat Troi, va chuyen đong goc ngang qua (goi la chuyen đong rieng.
Van toc xuyen tam đuoc đo bang dich chuyen Doppler cua cac vach pho cua ngoi sao, tinh theo đon vi km/s. Chuyen đong rieng cua sao đuoc xac đinh bang cac phep đo chinh xac cua trac luong hoc (astrometry), tinh theo đon vi mili-giay cung (mas) tren mot nam. Bang cach xac đinh thi sai cua ngoi sao, chuyen đong rieng cua no co the đoi ve đon vi cua van toc. Cac sao co chuyen đong rieng voi toc đo cao thi kha gan so voi Mat Troi, va la nhung ung cu vien cho cac phep đo thi sai.
Mot khi cac toc đo cua chuyen đong đuoc biet, van toc khong gian cua ngoi sao tuong đoi so voi Mat Troi hoac so voi thien ha co the tinh ra đuoc. Đoi voi nhung ngoi sao o gan, nguoi ta thay rang cac sao loai I (population I) noi chung co van toc thap hon cac sao gia hon – sao loai II (population II). Nhung sao loai II co quy đao elip bi nghieng so voi mat phang cua thien ha. Viec so sanh đong hoc cua cac sao o gan cung dan đen viec xac đinh đuoc cac tap hop sao (stellar association). Chung la nhung nhom sao co điem chung ve nguon goc trong cac đam may khi khong lo.


= Tu truong =

Tu truong cua mot ngoi sao đuoc tao ra tu nhung vung ben trong sao noi xay ra nhung su đoi luu tuan hoan. Chuyen đong cua cac plasma đoi luu nay co chuc nang giong nhu mot may phat đien (dynamo), tao ra tu truong mo rong ra ben ngoai ngoi sao. Cuong đo cua tu truong thay đoi theo khoi luong va thanh phan hoa hoc cua sao, va su hoat đong cua tu truong be mat phu thuoc vao toc đo quay cua ngoi sao. Su hoat đong cua tu truong be mat tao ra cac vet sao (starspot), nhung vung co tu truong manh va nhiet đo be mat tai đay thap hon nhung vung lan can. Vong nhat hoa (coronal loop) la nhung cung tu truong vuon toi vanh nhat hoa (corona) tu nhung vung hoat đong. Chop lua sao (stellar flare) la nhung bung no cac hat nang luong cao đuoc phat ra cung tu cac vung tu truong hoat đong nay.
Cac sao tre, quay nhanh co xu huong hoat đong be mat o muc cao do tu truong cua chung. Tuy nhien, tu truong co the tac đong anh huong len gio sao, voi chuc nang giong nhu mot cai phanh lam cham dan toc đo quay cua ngoi sao khi ngoi sao dan gia đi. Do vay, nhung sao gia hon nhu Mat Troi co toc đo tu quay cham đi rat nhieu va muc đo hoat đong be mat cung thap hon. Cac sao quay cham co muc đo hoat đong giam dan thay đoi theo chu ky va co the ngung hoat đong trong nhieu chu ky. Vi du, trong suot thoi ky yen tinh cua no (maunder minimum), Mat Troi đi vao giai đoan 70 nam khong co hoat đong cua vet đen Mat Troi (sunspot).


= Khoi luong =

Mot trong nhung ngoi sao co khoi luong lon nhat đuoc biet la Eta Carinae, voi khoi luong bang khoang tu 100 đen 150 lan khoi luong cua Mat Troi; vi the no co thoi gian song rat ngan, chi vai trieu nam tuoi. Mot nghien cuu gan đay ve quan tinh cai Cung (Arches cluster) goi ra rang khoi luong 150 lan khoi luong Mat Troi la gioi han tren cho cac ngoi sao trong ky nguyen hien tai cua vu tru. Ly do cho gioi han tren ve khoi luong van chua đuoc biet mot cach chinh xac, nhung mot phan la do đo sang Eddington (Eddington luminosity) ma cho phep luong sang lon nhat co the đuoc truyen qua khi quyen cua mot ngoi sao ma khong lam thoi cac khi vao khong gian. Tuy the, mot ngoi sao ten la R136a1 trong đam sao RMC 136a đa đuoc đo voi khoi luong la 265 lan khoi luong Mat Troi, đa đat ra mot gioi han tren ve khoi luong cua cac ngoi sao.
Nhung ngoi sao đau tien hinh thanh sau Big Bang co the co khoi luong lon hon, tren 300 lan khoi luong cua Mat Troi hoac hon nua, do su vang mat hoan toan cua cac nguyen to nang hon lithium trong thanh phan cua chung. Tuy the, the he cac sao sieu khoi luong, sao loai III (population III), đa bien mat tu lau va hien tai chi la ve ly thuyet.
Voi khoi luong chi bang 93 lan khoi luong cua Moc Tinh, AB Doradus C, mot sao đong hanh cua sao AB Doradus A, la ngoi sao nho nhat đuoc biet đen co xay ra phan ung tong hop hat nhan tai loi. Đoi voi cac sao co tinh kim loai (metallicity) nhu Mat Troi, theo ly thuyet hien nay thi khoi luong nho nhat đu đe mot ngoi sao thuc hien đuoc phan ung tong hop tai loi đuoc uoc tinh vao khoang 75 lan khoi luong cua Sao Moc. Tuy nhien, khi thanh phan kim loai (metallicity) rat thap, mot nghien cuu gan đay ve cac sao mo nhat cho thay khoi luong sao toi thieu la bang 8,3%, hay khoang 87 lan khoi luong Sao Moc. Cac thien the nho hon goi la cac sao lun nau, hien tai van chua co đinh nghia ro rang giua chung va cac hanh tinh khi khong lo.
Su ket hop giua ban kinh va khoi luong cua sao cho phep xac đinh đuoc hap dan tai be mat cua ngoi sao. Cac ngoi sao khong lo co hap dan tai be mat thap hon nhieu so voi cac sao o dai chinh, va nguoc lai đoi voi cac sao thoai hoa, sao đac nhu cac sao lun trang. Hap dan tai be mat co the anh huong đen quang pho bieu kien cua ngoi sao, voi hap dan be mat lon hon se lam cho cac vach hap thu tro len rong ra.


= Su tu quay =

Toc đo quay cua cac sao co the tim đuoc xap xi thong qua đo đac quang pho, hoac xac đinh chinh xac hon bang cach theo doi su quay cua cac vet sao (starspot). Nhung ngoi sao tre co toc đo quay rat nhanh, tren 100 km/s tai xich đao. Nhu sao loai B Achernar co van toc quay tai xich đao vao khoang 225 km/s hoac lon hon, khien cho đuong kinh tai xich đao cua no lon hon 50% khoang cach giua hai cuc. Toc đo quay nay nho hon gioi han 300 km/s, khi quay đen gan van toc gioi han nay ngoi sao se bi pha vo ra. Nguoc lai, Mat Troi chi quay mot vong voi chu ky 25 đen 35 ngay, voi van toc tai xich đao bang 1,994 km/s. Tu truong cua sao va gio sao cung lam cham toc đo quay cua cac sao o dai chinh mot luong ro ret khi sao tien hoa tren dai chinh.
Cac sao thoai hoa (degenerate star) bi co lai thanh thien the đac, khien cho toc đo quay cua chung tang len. Tuy nhien toc đo quay cua chung tuong đoi thap so voi mong đoi khi chung ta ap dung đinh luat bao toan momen goc; đo la toc đo quay cua thien the bu lai cho su co ve kich thuoc bang cach tang toc đo tu quay cua no. Co the mot phan lon momen goc cua ngoi sao bi tieu tan do gio sao lam mat mot phan khoi luong cua no. Mac du vay, toc đo quay cua mot sao xung van rat nhanh. Sao xung tai tam cua tinh van Con Cua quay nhanh 30 vong trong mot giay. Va toc đo quay cua sao xung cung cham dan do su phat ra cac buc xa.


= Nhiet đo =
Nhiet đo tai be mat cua mot sao o dai chinh đuoc xac đinh bang toc đo san sinh nang luong tai loi va ban kinh cua sao, va thong thuong đuoc uoc luong tu chi so mau cua sao. Thong thuong nhiet đo be mat cua ngoi sao đuoc cho theo nhiet đo hieu qua, la nhiet đo cua mot vat đen ly tuong ma phat ra nang luong tai cung mot đo trung tren dien tich be mat cua sao. Chu y rang nhiet đo hieu qua chi la mot gia tri đai dien, va thuc te ngoi sao co gradient nhiet đo giam theo su tang khoang cach tu loi. Nhiet đo tai vung loi cua sao la khoang vai trieu kelvin.
Tu nhiet đo cua sao se xac đinh đuoc toc đo nang luong hoa hoac ion hoa cua cac nguyen to khac nhau, the hien ket qua trong đac trung cua cac vach hap thu trong quang pho. Nhiet đo be mat cua sao, cung voi đo sang bieu kien tuyet đoi va cac đac trung cua vach hap thu trong quang pho, thuong đuoc su dung đe phan loai sao (xem phan loai ben duoi).
Cac sao khoi luong lon o dai chinh co nhiet đo be mat len toi 50.000 K. Cac sao nho hon nhu Mat Troi co nhiet đo 6000 K. Nhung sao khong lo đo co nhiet đo be mat tuong đoi thap vao khoang 3.600 K, nhung chung cung co đo trung tuong đoi lon do dien tich mat ngoai lon.


Buc xa Nang luong đuoc san xuat ra boi sao, la san pham cua phan ung tong hop hat nhan, buc xa vao trong khong gian bang ca buc xa đien tu va buc xa hat. Ngoi sao phat ra buc xa hat cung chinh la gio Sao Thoi vao khong gian (ton tai nhu la mot dong cac hat tich đien on đinh, nhu proton, hat anpha, va hat beta, thoat ra tu cac lop ngoai cung cua sao) va dong on đinh cac hat neutrino thoat ra tu loi sao.
San pham nang luong tai loi cung la nguyen nhan tai sao ngoi sao chieu sang: moi lan hai hoac nhieu hon hat nhan nguyen tu cua mot nguyen to tong hop voi nhau đe tao thanh mot hat nhan cua nguyen to moi nang hon, cac photon tia gamma đuoc giai phong tu phan ung tong hop hat nhan. Nang luong nay đuoc bien đoi thanh cac dang nang luong đien tu khac, bao gom anh sang kha kien, theo thoi gian chung truyen đen cac lop ben ngoai cua sao.
Mau sac cua mot sao, đuoc xac đinh boi đinh tan so cua anh sang kha kien, phu thuoc vao nhiet đo cac lop ngoai cung cua ngoi sao, bao gom quang quyen cua no. Ben canh anh sang kha kien, ngoi sao cung phat ra cac dang buc xa đien tu khong nhin thay đuoc bang mat thuong. Thuc te buc xa đien tu phat ra tu ngoi sao trai rong tren toan pho đien tu, tu buoc song dai nhat la song radio, hong ngoai cho đen buoc song ngan nhat nhu tia tu ngoai, tia X, va tia gamma. Moi buoc song buc xa đien tu cua ngoi sao, ca nhin thay va khong nhin thay, đeu co y nghia quan trong.
Su dung pho cua ngoi sao, cac nha thien van cung xac đinh đuoc nhiet đo be mat, hap dan tai be mat, tinh kim loai (metallicity) va van toc tu quay cua sao. Neu biet đuoc khoang cach đen ngoi sao, nhu đo bang thi sai, thi se suy ra đuoc đo trung cua no. Khoi luong, ban kinh, hap dan tai be mat, va chu ky quay tu đo co the uoc luong đuoc tren co so cua mo hinh sao. Khoi luong co the đo đuoc mot cach truc tiep đoi voi nhung sao trong he sao đoi. Ki thuat vi thau kinh hap dan cung dung đe xac đinh khoi luong cua ngoi sao. Voi nhung tham so nay, cac nha thien van cung uoc luong đuoc đo tuoi cua sao.


= Đo sang =
Trong thien van hoc, đo sang la luong anh sang, va nhung dang nang luong buc xa khac, ma ngoi sao phat ra tren mot đon vi thoi gian. Đo sang cua sao đuoc xac đinh nho ban kinh va nhiet đo be mat cua no. Nguoi ta đa chung minh rang, voi gia su chap nhan đuoc đo la ngoi sao la vat đen, thi đo sang 
  
    
      
        L
      
    
    {\displaystyle L}
  
 đuoc lien he voi nhiet đo 
  
    
      
        T
      
    
    {\displaystyle T}
  
 va ban kinh 
  
    
      
        R
      
    
    {\displaystyle R}
  
 cua ngoi sao theo phuong trinh: 
  
    
      
        L
        =
        4
        π
        
          R
          
            2
          
        
        σ
        
          T
          
            4
          
        
        
      
    
    {\displaystyle L=4\pi R^{2}\sigma T^{4}\,}
  
voi σ la hang so Stefan-Boltzmann 5,67×10−8 W·m−2·K−4. Tuy nhien, do nhieu ngoi sao khong phat ra thong luong đeu đan—luong nang luong phat ra tren mot đon vi dien tich—thong qua toan bo be mat cua no. Vi du nhu sao co toc đo quay nhanh nhu Vega co thong luong nang luong cao hon tai cuc so voi doc đuong xich đao.
Nhung vung be mat voi nhiet đo va đo sang trung binh thap hon đuoc goi la vet đen (sunspot, hay starspot). Nhung ngoi sao nho, lun nhu Mat Troi noi chung ve co ban chi xuat hien nhung vet đen nho. Đoi voi nhung sao lon hon co nhung vet đen lon hon, ro rang hon, va chung cung the hien rat ro nhung quang sao toi (stellar limb darkening). Theo đo, đo trang (brightness) giam khi đi tu tam đia sao ve phia ria cua đia. Cac sao lun đo bung sang (flare star) nhu sao UV Ceti cung chua nhung đac điem ve cac vet đen đien hinh.


= Cap sao =

Đo trang (brightness) bieu kien cua mot ngoi sao đuoc đo bang cap sao bieu kien cua no, đo la đo trang cua sao theo đo sang cua no, voi khoang cach tinh tu Trai Đat, va anh sang cua ngoi sao bi thay đoi khi no truyen qua khi quyen cua Trai Đat. Cap sao tuyet đoi hay noi tai co lien quan truc tiep đen đo sang cua sao va đo bang cap sao bieu kien voi khoang cach quy uoc tu Trai Đat đen ngoi sao la 10 parsec (32,6 nam anh sang).

Ca hai thang đo cap sao bieu kien va cap sao tuyet đoi đeu theo đon vi logarit: hieu cua mot đon vi cap sao bang voi su bien thien đo trang khoang 2,5 lan (la can bac 5 cua 100 hay xap xi 2,512). Đieu nay co nghia la ngoi sao co cap sao (+1,00) thi sang hon 2,5 lan ngoi sao co cap sao (+2,00), va xap xi 100 lan sang hon ngoi sao co cap sao (+6,00). Nhung ngoi sao mo nhat co the quan sat bang mat thuong trong đieu kien tot co cap sao khoang +6.
Tren ca hai thang đo cap sao tuyet đoi va bieu kien, so cap sao nho hon, tuong ung voi ngoi sao sang hon; so cap sao lon hon, tuong ung voi ngoi sao mo hon. Nhung sao sang nhat, tren mot hoac hai thang đo, co cap sao am. Bien thien ve đo trang (ΔL) giua hai ngoi sao đuoc tinh toan bang cach lay so cap sao cua ngoi sao sang hon (mb) tru đi so cap sao cua ngoi sao mo hon (mf), sau đo lay hieu la so mu voi co so 2,512; viet theo cong thuc la:

  
    
      
        Δ
        
          m
        
        =
        
          m
          
            
              f
            
          
        
        −
        
          m
          
            
              b
            
          
        
      
    
    {\displaystyle \Delta {m}=m_{\mathrm {f} }-m_{\mathrm {b} }}
  

  
    
      
        2
        ,
        
          512
          
            Δ
            
              m
            
          
        
        =
        Δ
        
          L
        
      
    
    {\displaystyle 2,512^{\Delta {m}}=\Delta {L}}
  

Lien quan đen ca đo sang va khoang cach đen Trai Đat, đoi voi mot ngoi sao cap sao tuyet đoi (M) va cap sao bieu kien (m) khong tuong đuong voi nhau; vi du, ngoi sao Sirius co cap sao bieu kien la –1,44, nhung no lai co cap sao tuyet đoi la +1,41. Goi r (parsec) la khoang cach tu ngoi sao đen Trai Đat, thi cong thuc lien he giua cap sao tuyet đoi M va cap sao bieu kien m la: M = m + 5 – 5log(r).
Mat Troi co cap sao bieu kien la −26,7, nhung cap sao tuyet đoi chi la +4,83. Sirius, ngoi sao sang nhat tren bau troi đem khi nhin tu Trai Đat, co đo sang xap xi gap 23 lan Mat Troi, trong khi Canopus, ngoi sao sang thu hai tren bau troi đem co cap sao tuyet đoi la −5,53, va đo sang cua no xap xi gap 14.000 lan đo sang cua Mat Troi. Mac du Canopus co đo sang lon hon Sirius rat nhieu lan, nhung Sirius lai hien len sang hon Canopus. Đieu nay la do khoang cach tu Sirius đen Trai Đat chi la 8,6 nam anh sang, con Canopus nam cach xa hon nhieu lan, voi khoang cach 310 nam anh sang.
Cho đen nam 2006, ngoi sao co cap sao tuyet đoi cao nhat la LBV 1806-20, voi cap sao −14,2. No co đo trung cao gap 5.000.000 lan Mat Troi. Cac sao co đo trung thap nhat đuoc biet đen la cac sao nam trong đam NGC 6397. Sao lun đo trong đam co cap sao la +26, va sao lun trang voi cap sao +28 cung đa đuoc phat hien. Nhung ngoi sao nay rat mo đen noi anh sang cua chung chi nhu nhung ngon nen sinh nhat đat tren Mat Trang khi nhin tu Trai Đat.


Phan loai He thong phan loai sao hien tai co nguon goc tu đau the ky XX, khi cac sao đuoc phan loai tu A đen Q tren co so cuong đo cua vach hydro trong quang pho. Thoi điem đo nguoi ta van chua biet ro nguyen nhan anh huong lon đen cuong đo cua vach quang pho la do nhiet đo; cuong đo vach hydro đat đinh tai nhiet đo tren 9.000 K, va no tro len yeu hon tai ca nhiet đo thap hon va cao hon. Khi su phan loai đuoc sap xep lai theo thu tu nhiet đo, no tro len gan giong voi bieu đo cua hien đai.
Co cac chu cai đon khac nhau cho su phan loai sao tuan theo pho cua chung, xep tu loai O, đoi voi sao rat nong, đen M, đoi voi sao rat lanh ma cac phan tu co the hinh thanh trong khi quyen cua chung. Nhung phan loai sao chinh theo thu tu giam dan cua nhiet đo be mat la: O, B, A, F, G, K, va M hay thuong con đuoc goi la (Oh Be A Fine Girl Kiss Me). Co nhung kieu pho rat hiem gap cung đuoc phan loai đac biet. Nhung loai nay thuong la kieu L va T, tuong ung voi phan loai cac sao rat lanh khoi luong nho va sao lun nau. Moi mot kieu chia lam 10 kieu nho, đanh so tu 0 đen 9, theo thu tu giam dan nhiet đo. Tuy the, he thong phan loai nay bi pha vo tai nhung nhiet đo rat cao: lop sao O0 va O1 co the khong ton tai.
Ngoai ra, cac sao co the đuoc phan loai theo hieu ung đo trung đuoc tim thay trong cac vach pho cua chung, no tuong ung voi kich co cua sao va xac đinh boi hap dan tai be mat. Phan loai sap xep tu 0 (sao sieu khong lo) qua III (sao khong lo) đen V (sao lun o dai chinh); mot so tac gia them vao VII (sao lun trang). Hau het cac sao thuoc vao dai chinh, ma bao gom cac sao thong thuong đot chay hydro. Chung sap xep thanh mot dai cheo, hep khi ta ve len bieu đo theo cap sao bieu kien va kieu pho cua chung. Mat Troi cua chung ta la mot sao lun vang o dai chinh, đuoc phan loai la G2V, co nhiet đo be mat trung binh va kich co thong thuong.
Ngoai nhung ky hieu phan loai nhu tren, nguoi ta con them cac chu o duoi cac ky hieu đo đe cho biet nhung di thuong trong pho cua cac sao. Vi du, ky tu "e" co the am chi su co mat cua cac vach phat xa; "m" đai dien cho muc kim loai rat manh khong thong thuong, va "var" co nghia la su bien thien trong kieu pho.
Cac sao lun trang con co phan loai rieng danh cho chung voi bat đau bang chu cai D. Sau đo đuoc chia ra thanh cac lop DA, DB, DC, DO, DZ, va DQ, phu thuoc vao nhung vach đien hinh đuoc tim thay trong pho cua chung. Đieu nay cho suy ra đuoc mot gia tri so am chi boi chi so nhiet đo.


Sao bien quang Cac sao bien quang la nhung sao co đo sang thay đoi ngau nhien hay tuan hoan boi vi nhung tinh chat noi tai cua chung hoac do tac đong cua ben ngoai. Ve ban chat đoi voi cac sao bien quang, chung co the đuoc chia ra lam ba nhom chinh.
Trong qua trinh tien hoa cua ngoi sao, mot so sao trai qua giai đoan ma chung tro thanh cac sao bien quang co gian (pulsating variable star). Sao bien quang co gian thay đoi ban kinh va đo sang theo thoi gian, mo rong hay co lai theo cac chu ky tu vai phut đen vai nam, phu thuoc vao kich thuoc cua sao. Phan loai theo kieu nay gom sao bien quang Cepheid va nhung sao kieu Cepheid, va nhung sao bien quang chu ky lon nhu sao Mira.
Cac sao bien quang bung phat (eruptive variable) la nhung sao bat thinh linh tang đo sang cua no len do nhung su kien nhu chop lua (flare) hay su phong mot luong lon cac hat vao khong gian. Nhung nhom nay bao gom cac tien sao, sao Wolf-Rayet, sao bung sang (flare star), cung nhu cac sao khong lo va sieu khong lo.
Nhung sao bien quang kieu no tung (explosive) hay bien đong lon (cataclysmic) trai qua su thay đoi lon ve tinh chat cua chung. Nhom nay bao gom cac sao moi (nova) va cac sieu tan tinh. Mot he sao đoi co mot sao lun trang co the tao ra nhung vu no sao lon kieu nay, gom sao moi va sieu tan tinh kieu Ia. Vu no đuoc tao ra khi sao lun trang boi tu hydro tu sao đong hanh, tang dan khoi luong cua no cho đen khi xay ra phan ung tong hop hydro. Mot so sao moi cung co nhung vu no mang tinh tuan hoan, lap lai voi bien đo trung binh.
Nhieu sao cung thay đoi đo sang do nhung nguyen nhan ben ngoai, nhu su che khuat trong he sao đoi, cung nhu cac sao quay nhanh voi nhung vet đen (starspot) lon tren no. Mot vi du noi bat ve su che khuat trong he sao đoi đo la he sao Algol, no bien đoi cap sao mot cach đeu đan tu 2,3 đen 3,5 trong chu ky 2,87 ngay.


Cau truc Phan ben trong cua mot sao on đinh tuan theo trang thai can bang thuy tinh: cac luc tac đong vao mot the tich nho bat ky đuoc can bang chinh xac voi nhau. Nhung luc can bang bao gom luc hap dan huong vao trong va luc huong ra ngoai la gradient ap suat ben trong ngoi sao. Gradient ap suat đuoc thiet lap nen boi gradient nhiet đo cua plasma; phan ben ngoai cua sao thi lanh hon phan ben trong loi. Nhiet đo tai loi cua mot sao o dai chinh hoac sao khong lo la it nhat vao khoang vai chuc trieu K. He qua la nhiet đo va ap suat tai loi đot chay hydro cua sao o dai chinh la đu cho phan ung tong hop hat nhan dien ra va đu đe tao ra nang luong chong lai su suy sup cua ngoi sao.
Khi hat nhan nguyen tu đuoc tong hop tai loi, chung phat ra nang luong duoi dang cac tia gamma. Nhung photon nay tuong tac voi plasma xung quanh, lam tang them nhiet nang tai loi. Cac ngoi sao o dai chinh bien đoi hydro thanh heli qua phan ung tong hop, tao ra ty le tang on đinh, cham chap cua heli tai loi. Tham chi cho đen khi nguyen to heli chiem đa so va su sinh nang luong bi ngung han tai loi. Qua thuc, đoi voi cac ngoi sao nang hon 0,4 lan khoi luong Mat Troi, su tong hop dien ra cham dan trong lop vo no rong xung quanh loi heli thoai hoa (degenerate).
Ngoai can bang thuy tinh, phan ben trong cua mot ngoi sao on đinh cung duy tri su can bang nang luong ve nhiet luong. Co mot gradient nhiet đo xuyen tam tren toan bo phan ben trong sao cho tao ra mot thong luong nang luong theo đo huong ra ben ngoai. Thong luong nang luong huong ra ngoai thoat ra tu mot lop ben trong bat ky cua ngoi sao bang mot cach chinh xac thong luong nang luong tu lop phia duoi huong vao lop đo.

Đoi buc xa la vung ben trong ngoi sao noi su truyen buc xa dien ra đu huu hieu đe duy tri thong luong nang luong. Trong vung nay, plasma se khong bi xao tron va khong ton tai mot chuyen đong lon nao cua vat chat. Tuy nhien, neu đieu nay khong đung, thi plasma se tro len khong on đinh va su đoi luu dien ra, tao ra đoi đoi luu. Đieu nay co the xay ra, vi du, trong vung xuat hien nhung thong luong nang luong rat cao, nhu gan tai loi hoac trong nhung vung co đo mo đuc quang hoc cao nhu lop vo ben ngoai.
Viec xay ra su đoi luu trong lop vo ben ngoai cua mot sao o dai chinh phu thuoc vao khoi luong cua ngoi sao. Cac sao voi khoi luong mot vai lan khoi luong Mat Troi co đoi đoi luu sau ben trong cau truc cua sao va mot đoi buc xa o nhung lop phia ben ngoai. Nhung ngoi sao nho hon nhu Mat Troi lai nguoc lai, chung co đoi đoi luu nam o nhung lop ben ngoai. Nhung sao lun đo voi khoi luong nho hon 0,4 lan khoi luong Mat Troi thi su đoi luu xay ra trong toan bo ngoi sao va ngan can su tich tu thanh mot loi heli. Đoi voi hau het cac sao, nhung đoi đoi luu se luon thay đoi theo thoi gian khi ngoi sao tro len gia hon va cau truc ben trong cua sao bi thay đoi theo.
Phan cua ngoi sao hien len truoc mat mot nguoi quan sat đuoc goi la quang quyen. Đay la lop ma tai đo plasma cua sao tro len trong suot đoi voi photon cua anh sang. Tu vung nay, nang luong đuoc tao ra o loi đuoc tu do lan truyen vao khong gian. Trong quang quyen co nhung vung goi la vet đen Mat Troi (sun spot), đo la nhung vung voi nhiet đo trung binh thap hon xuat hien tren quang quyen.
Ben tren quang quyen la khi quyen cua ngoi sao. Đoi voi cac sao o dai chinh nhu Mat Troi, đoi thap nhat ben trong khi quyen la vung sac quyen mong, noi cac tai lua (spicule) xuat hien va chop lua cua sao (flare star) hinh thanh. Vung nay đuoc bao boc xung quanh boi mot vung chuyen tiep, noi nhiet đo tang len mot cach nhanh chong chi trong khoang cach đo cao 100 km. Ben ngoai vung nay nua goi la quang (corona) hay đoi voi Mat Troi goi la vanh nhat hoa, mot vung voi the tich plasma sieu nong va co the mo rong ra ngoai khong gian hang trieu km. Su ton tai cua quang duong nhu đoc lap voi đoi đoi luu o nhung lop ben ngoai cua sao. Va mac du no co nhiet đo rat cao, quang phat ra rat it anh sang. Vung quang cua Mat Troi thuong chi co the nhin thay đuoc trong qua trinh nhat thuc.
Tu vung quang nay, gio sao chua cac hat plasam mo rong ra ben ngoai tu ngoi sao, lan truyen cho đen tan khi no tuong tac voi moi truong lien sao. Đoi voi Mat Troi, su anh huong cua gio Mat Troi mo rong ra tan đen vung co hinh dang bong bong cua nhat quyen (heliosphere).


Chu trinh phan ung tong hop hat nhan Co nhieu phan ung tong hop hat nhan khac nhau dien ra o ben trong loi cac sao, phu thuoc vao khoi luong va thanh phan cua ngoi sao, goi chung la phan ung tong hop hat nhan sao. Khoi luong tong cong cua cac hat nhan nguyen tu sau phan ung tong hop nho hon tong khoi luong cac hat tham gia phan ung. Khoi luong bi mat nay đuoc giai phong duoi dang nang luong đien tu, tuan theo nguyen ly su tuong đuong khoi luong – nang luong E = mc².
Qua trinh tong hop hydro la mot qua trinh nhay voi nhiet đo, chi can nhiet đo tang trung binh trong loi se lam cho toc đo phan ung tong hop tang len rat lon. Vi vay nhiet đo trong loi cua cac sao o dai chinh thay đoi tu 4 trieu K đoi voi cac sao lop M đen 40 trieu K đoi voi cac sao lop O.
Trong Mat Troi, voi nhiet đo tai loi khoang 10 trieu K, cac hat nhan hydro tong hop voi nhau đe tao ra heli trong chuoi phan ung proton - proton:

41H → 22H + 2e+ + 2νe (4.0 MeV + 1.0 MeV)
21H + 22H → 23He + 2γ (5.5 MeV)
23He → 4He + 21H (12.9 MeV)
voi e+ la hat positron, γ la hat photon tia gamma, νe la hat neutrino, va H va He tuong ung la cac đong vi cua hydro va heli. Nang luong đuoc giai phong trong phan ung nay len toi hang trieu electron von, la nho neu chi tinh rieng tung phan ung mot. Tuy nhien ben trong Mat Troi vo so cac phan ung nay dien ra lien tuc, tao ra đu nang luong can thiet đe duy tri cho su buc xa cua ngoi sao ra ben ngoai.

Trong nhung ngoi sao nang hon, heli đuoc tao ra trong mot chu trinh phan ung co cacbon tham gia lam chat xuc tac— chu trinh cacbon-nito-oxy.
Trong nhung sao đa tien hoa voi loi co nhiet đo 100 trieu K va khoi luong tu 0,5 đen 10 lan khoi luong Mat Troi, heli co the bien đoi thanh cacbon trong qua trinh ba-alpha (triple-alpha process) voi nguyen to trung gian la beryli:

4He + 4He + 92 keV → 8*Be
4He + 8*Be + 67 keV → 12*C
12*C → 12C + γ + 7.4 MeV
Đoi voi toan bo phan ung:

34He → 12C + γ + 7.2 MeV
Trong cac sao co khoi luong lon, nhung nguyen to nang hon cung co the bi đot chay trong loi đang co lai thong qua qua trinh đot chay neon va qua trinh đot chay oxy. Giai đoan cuoi cung trong qua trinh tong hop hat nhan sao la qua trinh đot chay silic voi san pham tao ra la đong vi ben sat-56. Phan ung tong hop khong the tiep tuc dien ra đoi voi sat nua ngoai tru qua trinh thu nhiet, va nang luong chi co the đuoc san sinh ra la nho su suy sup hap dan.
Vi du ben duoi cho thay khoang thoi gian can thiet cho mot ngoi sao co khoi luong 20 lan khoi luong Mat Troi co the tieu thu het toan bo nhien lieu hat nhan cua no. La mot sao lop O thuoc dai chinh, no co đuong kinh gap 8 lan đuong kinh Mat Troi va co đo trung gap 62.000 lan đo trung cua Mat Troi.


Xem them Tien hoa sao
Phan loai sao
Mang sao
Chom sao


Tham khao = Chu thich =


= Ghi chu =


Đoc them Pickover, Cliff (2001). The Stars of Heaven. Oxford University Press. ISBN 0-19-514874-6.
Gribbin, John (2001). Stardust: Supernovae and Life—The Cosmic Connection. Mary Gribbin. Yale University Press. ISBN 0-300-09097-8.
Hawking, Stephen (1988). A Brief History of Time. Bantam Books. ISBN 0-553-17521-1.


Lien ket ngoai Tu lieu lien quan toi Stars tai Wikimedia Commons
Green, Paul J (2005). "Ngoi sao". World Book Online Reference Center. World Book, Inc. Luu tru ban goc ngay 8 thang 5 nam 2005. Truy cap ngay 20 thang 8 nam 2010.
Kaler, James. "Portraits of Stars and their Constellations / Chan dung cac Vi sao va Chom sao". Đai hoc Illinois. Truy cap ngay 20 thang 8 nam 2010.
"Query star by identifier, coordinates or reference code / Truy van ngoi sao bang cac đac trung, toa đo hoac ma tham chieu". SIMBAD. Trung tam du lieu thien van Strasbourg. Truy cap ngay 20 thang 8 nam 2010.
"Classifying Variable Stars - Lam the nao đe giai ma phan loai sao". Hoi thien van Nam Australia. Truy cap ngay 20 thang 8 nam 2010.
"Ban đo sao". Cong đong kinh thien van Dobsonian. Ban goc luu tru ngay 4 thang 12 nam 2012. Truy cap ngay 20 thang 8 nam 2010. Quan sat cac ngoi sao tai vi tri ban đung
Prialnick, Dina; Wood, Kenneth; Bjorkman, Jon; Whitney, Barbara; Wolff, Michael; Gray, David; Mihalas, Dimitri (2001). "Bai giang ve tinh chat vat ly, su hinh thanh va tien hoa cua cac ngoi sao". Đai hoc St. Andrews. Ban goc luu tru ngay 11 thang 2 nam 2021. Truy cap ngay 20 thang 8 nam 2010.{{Chu thich web}}:  Quan ly CS1: nhieu ten: danh sach tac gia (lien ket)
(tieng Viet) Sao tai Tu đien bach khoa Viet Nam