O tamanho e o brilho das estrelas estão relacionados de várias maneiras.

1. Estrelas da sequência principal: Para estrelas na sequência principal (a faixa diagonal de estrelas no diagrama de Hertzsprung-Russell), há uma tendência geral em que estrelas maiores também são mais brilhantes. Isso ocorre porque estrelas maiores têm uma área superficial maior, o que lhes permite emitir mais luz. A luminosidade (quantidade total de emissão de luz) de uma estrela da sequência principal é aproximadamente proporcional ao quadrado do seu raio. Portanto, se uma estrela tiver o dobro do raio de outra estrela, será cerca de quatro vezes mais brilhante.

2. Estrelas gigantes e supergigantes: À medida que as estrelas evoluem da sequência principal para as fases gigante e supergigante, elas tornam-se ainda maiores em tamanho. Porém, seu brilho pode variar dependendo de outros fatores como temperatura e estrutura interna. As estrelas gigantes são geralmente mais brilhantes do que as estrelas da sequência principal com a mesma massa devido ao seu tamanho maior, mas as supergigantes podem ser ainda mais brilhantes.

3. Luminosidade e Temperatura: Além do tamanho, o brilho de uma estrela também é influenciado pela temperatura de sua superfície. Estrelas mais quentes emitem mais luz por unidade de área em comparação com estrelas mais frias. Isso ocorre porque a energia emitida pela superfície de uma estrela é proporcional à quarta potência de sua temperatura efetiva. Portanto, uma estrela duas vezes mais quente que outra estrela emitirá cerca de 16 vezes mais luz.

4. Magnitude e distância absolutas: O brilho de uma estrela observada da Terra é afetado pela sua distância. A magnitude absoluta de uma estrela representa o seu verdadeiro brilho se ela fosse colocada a uma distância padronizada de 10 parsecs (cerca de 32,6 anos-luz) da Terra. A magnitude aparente, que é o que observamos, é influenciada pela distância da estrela e pode ser usada para calcular sua magnitude absoluta.

Em resumo, o tamanho e o brilho das estrelas estão relacionados, mas a relação exata depende da posição da estrela no diagrama de Hertzsprung-Russell e de fatores como temperatura e distância.