Применение законов небесной механики к двойным звездам позволяет определить массы звезд, являющихся компонентами таких двойных систем. Если определены также светимости этих звезд, то можно построить диаграмму, по одной оси которой откладывается масса, а по другой - светимость. Расположение звезд главной последовательности (см. "Спектр - светимость" диаграмма) на такой диаграмме показывает четкую зависимость между массой и светимостью: светимость увеличивается пропорционально кубу массы. Другие группы звезд образуют аналогичные диаграммы.
Диаграмма 'масса - светимость' для звезд главной последовательности
Используя диаграмму "масса - светимость", можно по светимости определять массы одиночных звезд, для которых невозможно получить массу непосредственно из наблюдений.