Les amas d'étoiles fournissent une méthode pour déterminer l'âge des étoiles individuelles . Les étoiles d’un amas globulaire se forment à peu près au même moment à partir d’un seul nuage moléculaire. Ainsi, en trouvant l’âge d’un amas globulaire, on trouve l’âge des étoiles qui le composent. Les étoiles se forment dans des nébuleuses, qui sont des amas de gaz et de poussières. La plus brillante des deux nébuleuses représentées sur l'image est M42, une vaste pépinière stellaire située dans la constellation d'Orion. La zone la plus sombre en son centre est un nuage de gaz moléculaire et de poussière où se forment de nouvelles étoiles. Les étoiles bleu-blanc brillantes qui bordent la nébuleuse sont de jeunes étoiles chaudes qui se sont récemment formées.

Les amas globulaires sont de vastes collections sphériques de centaines de milliers d’étoiles, toutes très étroitement regroupées. Ils apparaissent comme des points flous et arrondis dans le ciel et gravitent autour de la Voie lactée. Les observations ont montré que la plupart des étoiles d’un amas se forment à peu près au même moment. Cela signifie qu'en déterminant l'âge de l'amas globulaire, nous découvrons également l'âge de ses étoiles membres.

Le diagramme de Hertzsprung-Russell est utilisé pour dériver des méthodes permettant de déterminer l'âge d'étoiles individuelles . Le diagramme HR représente la luminosité (ou luminosité absolue, luminosité) d'une étoile en fonction de sa température de surface (température de son atmosphère extérieure) ou de son type spectral. Le diagramme H-R montre également les chemins d'évolution que suivent les étoiles à mesure qu'elles progressent de la séquence principale à travers les étapes jusqu'à devenir des naines blanches. Le diagramme H-R peut également être utilisé pour dater les amas d’étoiles. Toutes les étoiles d'un amas seront au même stade d'évolution, donc si nous traçons leurs luminosités en fonction de leurs types spectraux, nous obtenons le diagramme H-R pour cet amas. Puisque certaines séquences du diagramme dépendent de l’âge du cluster, leur présence (ou absence) peut être utilisée pour déterminer l’âge.

Les amas ouverts fournissent également une méthode pour déterminer l’âge des étoiles individuelles. Les étoiles d’un amas ouvert sont formées dans le cadre du même nuage moléculaire. Parce que les étoiles sont formées à partir du même matériau et qu’en même temps, elles commencent leur vie sur la partie de séquence principale du diagramme de Hertzsprung-Russell au même endroit. Les étoiles brûlent de l'hydrogène en hélium dans leur noyau, ce qui brûle l'hydrogène et déplace l'étoile vers la droite sur le diagramme H-R. Le taux de progression dépend de la masse de l'étoile. Les étoiles plus massives se déplacent plus rapidement vers la droite sur le diagramme H-R que les étoiles de masse inférieure. Lorsque les étoiles de masse inférieure quittent la séquence principale, les étoiles les plus massives d’un amas ouvert sont déjà des géantes rouges ou même des naines blanches. De plus, les étoiles de masse inférieure sont plus faibles que les étoiles de masse plus élevée, elles deviennent donc plus difficiles à détecter à mesure que le temps passe. En conséquence, le diagramme H-R de tout amas ouvert contiendra relativement peu d’étoiles de faible masse. Le temps qui s'écoule après la formation des étoiles avant que les étoiles de faible masse commencent à quitter la séquence principale dépend de l'âge de l'amas. Les astronomes peuvent donc déterminer l'âge de l'amas en examinant le diagramme H-R. En déterminant l’âge d’un amas ouvert, les astronomes peuvent également déterminer l’âge des étoiles au sein de l’amas.

L'âge d'une étoile peut être estimé à partir de sa position sur le diagramme de Hertzsprung-Russell (H-R). Le diagramme H-R est un graphique de la luminosité (luminosité) d'une étoile en fonction de sa température de surface. Les étoiles évoluent avec le temps et leur position sur le diagramme H-R change à mesure qu'elles vieillissent. En comparant la position d'une étoile sur le diagramme H-R aux positions d'autres étoiles d'âge connu, les astronomes peuvent estimer l'âge de l'étoile.

Une autre façon d'estimer l'âge d'une étoile est de regarder son taux de rotation . Les étoiles encore jeunes tournent très rapidement. À mesure que les étoiles vieillissent, leur vitesse de rotation ralentit. En mesurant la vitesse de rotation d'une étoile, les astronomes peuvent estimer son âge.

Enfin, les astronomes peuvent également estimer l’âge d’une étoile en examinant sa composition chimique. Les étoiles encore jeunes contiennent une plus grande abondance de certains éléments, comme le lithium, que les étoiles vieilles. En mesurant l’abondance de certains éléments dans une étoile, les astronomes peuvent estimer son âge.

En utilisant ces méthodes, les astronomes peuvent estimer l’âge des étoiles avec différents degrés de précision. La méthode la plus précise consiste à utiliser le diagramme H-R, mais cette méthode ne peut être utilisée que pour les étoiles relativement proches du Soleil. Pour les étoiles plus éloignées, les astronomes doivent utiliser d’autres méthodes, comme mesurer la vitesse de rotation ou la composition chimique.