Punane hiiglane ja ülihiiglane on laiendatud kestade ja suure heledusega kosmoseobjektide nimi. Need kuuluvad hilistesse spektriklassidesse K ja M. Nende raadiused on sadu kordi suuremad kui päikese oma. Nende tähtede maksimaalne kiirgus langeb spektri infrapuna- ja punasele piirkonnale. Hertzsprung-Russelli diagrammil asuvad punased hiiglased peajada joone kohal, nende absoluutsuurus varieerub veidi üle nulli või on negatiivse väärtusega.
Sellise tähe pindala ületab Päikese pindala vähem alt 1500 korda, läbimõõt on aga ligikaudu 40 korda suurem. Kuna absoluutväärtuse erinevus meie valgustiga on umbes viis, siis selgub, et punane hiiglane kiirgab sada korda rohkem valgust. Kuid samal ajal on palju külmem. Päikese temperatuur on kaks korda kõrgem kui punasel hiiglasel ja seetõttu kiirgab meie süsteemi valgusti pindalaühiku kohta kuusteist korda rohkem valgust.
Tähe näiv värvus sõltub otseselt pinna temperatuurist. Meie päike põleb valgeltja on suhteliselt väikese suurusega, seetõttu nimetatakse seda kollaseks kääbuseks. Jahedamatel tähtedel on oranž ja punane tuli. Iga täht võib oma evolutsiooni käigus jõuda viimastesse spektriklassidesse ja saada kahes arengujärgus punaseks hiiglaseks. See juhtub tuuma moodustumise protsessis tähtede moodustumise etapis või evolutsiooni lõppfaasis. Sel ajal hakkab punane hiiglane energiat kiirgama oma gravitatsioonienergia tõttu, mis vabaneb selle kokkusurumisel.
Tähe kokkutõmbumisel selle temperatuur tõuseb. Samal ajal väheneb pinna suuruse vähenemise tõttu tähe heledus mitu korda. Ta tuhmub. Kui tegemist on “noore” punase hiiglasega, algab lõpuks selle sügavuses heeliumi vesiniku termotuumasünteesireaktsioon. Pärast seda siseneb noor staar põhijadasse. Vanadel tähtedel on teistsugune saatus. Evolutsiooni hilisemates etappides põleb vesinik tähe soolestikus täielikult läbi. Seejärel lahkub täht põhijadast. Hertzsprung-Russelli diagrammi järgi liigub see superhiiglaste ja punaste hiiglaste piirkonda. Kuid enne sellesse staadiumisse liikumist läbib see vahepealse etapi – alahiiglase.
Subhiiglased on tähed, mille tuumas on vesiniku termotuumareaktsioonid juba peatunud, kuid heeliumi põlemine pole veel alanud. See juhtub seetõttu, et tuum pole piisav alt soojenenud. Sellise allhiiglase näide oleks Arthur, kes asub Bootesi tähtkujus. Ta on oranž z
kõikjal nähtava magnituudiga -0,1. See asub Päikesest umbes 36–38 valgusaasta kaugusel. Põhjapoolkeral võib seda täheldada mais, kui vaadata otse lõunasse. Arthur on 40 korda suurem kui Päikese läbimõõt.
Kollane kääbus Päike on suhteliselt noor täht. Selle vanuseks hinnatakse 4,57 miljardit aastat. See jääb põhijärjestusele umbes 5 miljardiks aastaks. Kuid teadlastel on õnnestunud simuleerida maailma, kus Päike on punane hiiglane. Selle mõõtmed kasvavad 200 korda ja jõuavad Maa orbiidile, põletades Merkuuri ja Veenuse. Muidugi on elu selleks ajaks võimatu. Selles etapis kestab Päike veel ligikaudu 100 miljonit aastat, pärast mida muutub see planetaarseks udukoguks ja valgeks kääbuseks.
