Rød kæmpe såvel som supergigant er navnet på rumobjekter med udvidede skaller og høj lysstyrke. De tilhører de sene spektralklasser K og M. Deres radier er hundredvis af gange større end solenergien. Den maksimale stråling af disse stjerner falder på de infrarøde og røde områder af spektret. I Hertzsprung-Russell-diagrammet er røde kæmper placeret over hovedsekvenslinjen, deres absolutte størrelse varierer lidt over nul eller har en negativ værdi.
Arealet af sådan en stjerne overstiger Solens areal med mindst 1500 gange, mens dens diameter er cirka 40 gange større. Da forskellen i absolut værdi med vores lyskilde er omkring fem, viser det sig, at den røde kæmpe udsender hundrede gange mere lys. Men samtidig er det meget koldere. Soltemperaturen er dobbelt så høj som en rød kæmpe, og derfor udsender belysningen i vores system seksten gange mere lys pr. overfladeenhed.
Den tilsyneladende farve på en stjerne afhænger direkte af overfladetemperaturen. Vores sol brænder hvidtog har en forholdsvis lille størrelse, så den kaldes en gul dværg. Kølere stjerner har orange og rødt lys. Hver stjerne i løbet af sin udvikling kan nå de sidste spektralklasser og blive en rød kæmpe i to udviklingsstadier. Dette sker i kernedannelsesprocessen på stjernedannelsesstadiet eller på det sidste trin af evolutionen. På dette tidspunkt begynder den røde kæmpe at udstråle energi på grund af sin egen gravitationsenergi, som frigives under dens kompression.
Når en stjerne trækker sig sammen, stiger dens temperatur. På samme tid, på grund af reduktionen i størrelsen af overfladen, falder stjernens lysstyrke flere gange. Hun falmer. Hvis dette er en "ung" rød kæmpe, så vil en termonuklear fusionsreaktion fra heliumbrint til sidst starte i dets dybder. Derefter vil den unge stjerne komme ind i hovedsekvensen. Gamle stjerner har en anden skæbne. På de senere stadier af evolutionen brænder brint i stjernens tarme fuldstændigt ud. Så forlader stjernen hovedsekvensen. Ifølge Hertzsprung-Russell-diagrammet bevæger den sig ind i regionen med supergiganter og røde kæmper. Men før den går videre til denne fase, gennemgår den et mellemstadie - en undergigant.
Undergiganter er stjerner i kernen, hvis termonukleare hydrogenreaktioner allerede er stoppet, men heliumforbrændingen er endnu ikke begyndt. Dette sker, fordi kernen ikke er blevet varmet nok op. Et eksempel på en sådan undergigant ville være Arthur, der ligger i stjernebilledet Bootes. Han er en orange z
over alt med en tilsyneladende størrelse på -0,1. Den er omkring 36 - 38 lysår væk fra Solen. Den kan observeres på den nordlige halvkugle i maj, hvis man kigger direkte mod syd. Arthur er 40 gange Solens diameter.
Gul dværg Solen er en relativt ung stjerne. Dens alder er anslået til 4,57 milliarder år. Det vil forblive på hovedsekvensen i omkring 5 milliarder år. Men forskerne har formået at simulere en verden, hvor Solen er en rød kæmpe. Dens dimensioner vil vokse 200 gange og nå Jordens kredsløb og forbrænde Merkur og Venus. Selvfølgelig vil livet være umuligt til den tid. På dette stadium vil Solen holde cirka 100 millioner år mere, hvorefter den vil blive til en planetarisk tåge og blive en hvid dværg.
