Trotz der scheinbaren Konstanz der Sterne am Nachthimmel sind viele Sterne dafür bekannt, dass sie in ihrer Leuchtkraft oder ihren spektralen Eigenschaften variieren, wobei inzwischen weit über 30.000 veränderliche Sterne katalogisiert wurden. Im Allgemeinen wird die Art der Variabilität als intrinsisch oder extrinsisch klassifiziert, je nach der Ursache der Schwankungen.

Intrinsische Variabilität ist auf physikalische Veränderungen wie Eruptionen oder Pulsationen im Stern selbst zurückzuführen, während extrinsische Variabilität aufgrund von Finsternissen oder der Rotation des Sterns beobachtet werden kann.

Zu den verschiedenen Arten von intrinsischen Veränderlichen gehören:

• Pulsierende Veränderliche – Sterne, die sich periodisch ausdehnen und zusammenziehen, wie Cepheiden, RR-Lyrae-Sterne, RV-Tauri-Sterne und langperiodische Veränderliche.
• Eruptive Veränderliche – sie haben Flares oder Massenauswürfe an ihrer Oberfläche.
• Kataklysmische oder explosive Veränderliche – dramatische Helligkeitsänderungen werden durch heftige thermonukleare Ereignisse oder katastrophale Explosionen verursacht, die zu Novae oder Supernovae führen.

Es gibt zwei Hauptuntergruppen von extrinsischen Variablen:

• Doppelsternsysteme, bei denen sich die Helligkeit eines Doppelsternsystems ändert, weil ein kreisender Begleiter vor dem anderen vorbeizieht.
• Rotierende Sterne – dunkle oder helle Bereiche auf der Sternoberfläche können kleine Änderungen der scheinbaren Helligkeit verursachen, wenn der Stern rotiert.

Da Cepheiden eine gut definierte Beziehung zwischen Periode und Helligkeit aufweisen, sind sie als Standardkerzen für Entfernungsbestimmungen von unschätzbarem Wert.

Die Helligkeitsänderungen variabler Sterne decken einen riesigen Bereich ab – von einem Tausendstel einer Helligkeit bis zu über zwanzig Helligkeiten bei einigen Supernovae. Die Perioden der verschiedenen Arten von Veränderlichen reichen von einem Bruchteil einer Sekunde bis zu vielen Jahren.

Eine Darstellung der gemessenen Helligkeit (oder scheinbaren Helligkeit) über die Zeit wird als Lichtkurve bezeichnet und kann Hinweise auf die Ursache der Veränderlichkeit eines Sterns geben. Die Analyse der Periode, der Regelmäßigkeit, der Amplitude und der Form von Lichtkurven ist ein wichtiges Instrument bei der Untersuchung der Veränderlichkeit und der Prozesse im Inneren von Sternen.

Ein Cepheid in M100 Credit: NASA, HST, W. Freedman (CIW), R. Kennicutt (U. Arizona), J. Mould (ANU)	Lichtkurve einer Cepheide von HIPPARCOS Credit: ESTEC, ESA.
Lichtkurve eines verfinsterten Doppelsternsystems Credit: Swinburne	Lichtkurven von Supernovae Credit: NASA/CXC/UC Berkeley/N.Smith et al.