Le ciel est parsemé d'étoiles, avec des contrastes de luminosité marqués. Certaines brillent intensément, tandis que d'autres sont à peine visibles. Qu'est-ce qui détermine la luminosité des étoiles ? La luminosité observée à l'œil nu est appelée magnitude. Elle dépend de l'énergie émise par l'étoile et de sa distance par rapport à la Terre. L'intensité de l'énergie émise par l'étoile en une unité de temps est appelée luminosité, et est proportionnelle à sa surface ainsi qu'au carré de sa température de surface. La luminosité des étoiles peut varier considérablement. On sait que la luminosité de l'étoile la plus brillante peut atteindre un million de fois celle du Soleil, tandis que celle de l'étoile la moins brillante n'est que cent mille fois inférieure à celle du Soleil. En astronomie, les étoiles de faible luminosité sont appelées naines, celles de forte luminosité sont appelées géantes, et les étoiles particulièrement brillantes sont appelées supergéantes.
La luminosité des étoiles dépend non seulement de l'énergie émise par l'étoile, mais aussi inversement du carré de la distance qui les sépare de l'observateur. Par exemple, l'étoile Alpha du Cygne (appelée Tianqing en Chine ancienne), située à plus de 1740 années-lumière, est une supergéante bleue avec une luminosité 85 000 fois celle du Soleil, tandis que Proxima Centauri, l'étoile la plus proche du Soleil (à 4,22 années-lumière), est une naine rouge avec une luminosité moins de 20 000 fois celle du Soleil. Comparées, leur luminosité diffère d'environ un milliard ! Cependant, la distance entre elles et le Soleil diffère de près de 400 fois, et par conséquent, depuis la Terre, leur luminosité ne diffère que d'environ 10 000 fois.
Pour comparer la capacité réelle des étoiles à émettre de la lumière, les astronomes utilisent la magnitude absolue pour indiquer la luminosité des étoiles. En d'autres termes, différentes étoiles sont comparées à la même distance. C'est comme dans une course, où tous les participants doivent se trouver sur la même ligne de départ. Cette « ligne de départ » des étoiles est définie à une distance de 10 parsecs (32,6 années-lumière) de l'observateur. La luminosité observée à cette distance est exprimée en magnitude absolue. La magnitude que nous observons réellement sur Terre s'appelle la magnitude apparente. Pour reprendre l'expression familière « on ne peut pas juger un livre d'après sa couverture », dans le monde des étoiles, « on ne peut pas juger une étoile d'après son apparence ». Une étoile qui semble brillante (avec une valeur de magnitude faible) n'émet pas nécessairement beaucoup de lumière. Seules les étoiles avec une magnitude absolue faible émettent vraiment beaucoup de lumière.