目前发现最小的恒星是2MASS J0523-1403，这是一颗红矮星，无论是半径还是质量都是已知恒星中最小的。它位于天兔座方向，与地球相距大约40光年。据估计，这颗红矮星的半径为5.98万千米，仅为太阳半径的0.086倍，小于太阳系中最大的行星——木星（平均半径为7万千米），与土星相当。它的质量仅为太阳的0.08倍，大约是木星质量的84倍，已经接近恒星的质量下限。如果星体的质量比这颗红矮星更小，它将没有足够大的质量来压缩核心，从而无法启动核心区域的核聚变反应，成为被称作“失败恒星”的褐矮星。由于2MASS J0523-1403的质量极低，其表面温度还不到两千摄氏度，而太阳的表面温度可达5500度。
目前发现质量最大和半径最大的恒星并不是同一颗，这与恒星的演化有关。目前发现质量最大的恒星是位于大麦哲伦星云中的R136a1，它与地球相距16.3万光年。它是一颗典型的蓝特超巨星，其质量高达太阳的315倍，半径为太阳的30倍。由于R136a1的质量极其庞大，它的表面温度高达5.3万度。
质量最大的恒星并不意味着尺寸最大，这是因为恒星演化至末期时将会膨胀成尺寸巨大的红巨星。盾牌座UY是目前发现半径最大的恒星，这是一颗典型的红特超巨星，其半径为太阳的1708倍，但其质量仅为太阳的10倍。
据估计，盾牌座UY在主序星阶段的质量大约为太阳的25倍，在膨胀成红特超巨星的过程中，损失了很大的质量。盾牌座UY的尺寸十分庞大，如果把太阳换成这颗红特超巨星，它的最外层将会超过木星的轨道。光从这个恒星一边跑到另一边也得花上2个小时20分钟左右，而光从太阳跑到地球只需要8分钟。如果以速度为800千米/小时的普通客机绕飞盾牌座UY一圈，所需的时间大约为一千年。
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