En astronomie, la classe de luminosité permet de distinguer les étoiles en fonction de leur luminosité, de même que le type spectral permet de les distinguer en fonction de leur température. En gros, la classe de luminosité est le deuxième axe du diagramme HR.
La luminosité et la température sont aussi liées, à travers la loi de Stefan-Boltzmann, qui peut s'écrire :
L = 4πσR**T
où, L est la luminosité, σ est la constante de Stefan-Boltzmann (ou constante de Stefan), R le rayon de l'étoile, et T sa température. Pour une température donnée, et donc un type spectral donné, le rayon peut néanmoins être différent, en fonction de l'âge de l'étoile. En effet, avec l'âge, le poids moléculaire moyen de l'étoile augmente en conséquence des réactions thermonucléaires. Cela provoque un accroissement de l'opacité de l'atmosphère, et ainsi du rayon.
C'est pourquoi les classes de luminosité sont une indication de l'état d'évolution de l'étoile, ou plus simplement donnent une idée de son âge (pour un type spectral donné).
La classification des étoiles dans les classes de luminosité est appelée classification MKK, introduite en 1943 par William Morgan, Phillip C. Keenan et Edith Kellman de l'observatoire Yerkes. Cette classification est basée sur des raies spectrales sensibles à la gravité de surface, qui elle-même détermine la luminosité. En effet, le rayon d'une étoile géante étant très supérieur à celui d'une naine de même masse, la gravité à la surface d'une géante est beaucoup plus faible qu'à la surface d'une naine. Ces différences affectent à la fois l'intensité et la largeur des raies spectrales.
On distingue les classes de luminosité suivantes :
| Classe | Description |
|---|---|
| Ia | supergéantes très lumineuses |
| Ib | supergéantes moins lumineuses |
| II | géantes lumineuses |
| III | géantes « normales » |
| IV | sous-géantes |
| V | naines (séquence principale) |
| VI | sous-naines |
| VII | naines blanches (peu utilisé) |
Par exemple, le Soleil est une naine jaune, une étoile qui n'a pas encore vieilli assez pour s'éloigner beaucoup de la ligne de séquence principale d'âge zéro (ZAMS, pour zero-age main sequence en anglais) dans le diagramme HR. Une fois qu'elle aura terminé de brûler son hydrogène dans le cœur, elle se déplacera alors sur la branche des géantes, avec donc une luminosité plus grande, mais une température de surface plus faible aussi (elle apparaîtra donc rouge plutôt que jaune : une géante rouge).