적색초거성(赤色超巨星, red supergiant, RSG)은 분광형 K~M, 광도분류 I에 속하는 항성을 일컫는 천문학 용어이다. 이들은 질량을 제외하고 물리적 크기(부피)만 고려할 경우 우주에서 가장 거대한 천체로 알려져 있다.
태양 질량의 약 10배 이상 무거운 별들은 중심부에서 수소 핵융합 단계를 끝낸 뒤 헬륨을 태우는 진화 단계에 접어들면서 크게 부풀어 오르며 적색초거성 상태가 된다. 이 단계에서 별의 표면 온도는 약 3,500~4,500 K로 내려가며 부피는 극도로 커진다. 표면 온도가 낮아지면서 별은 붉은색으로 보이게 되며, 이러한 특징 때문에 '적색초거성'이라는 이름을 갖게 되었다.
적색초거성에 속하는 대표적인 별로는 오리온자리의 베텔게우스(Betelgeuse)와 전갈자리의 안타레스(Antares)가 있으며, 지구에서 관측 가능한 가장 잘 알려진 적색초거성들이다. 베텔게우스의 경우 태양계 중심에 놓인다면 그 표면이 소행성대를 넘어 목성 궤도 부근까지 미칠 수 있는 것으로 추정된다.
현재까지 발견된 우리 은하 내의 적색 극대거성으로는 세페우스자리 뮤, 궁수자리 KW, 세페우스자리 V354, 백조자리 KY 등이 있으며, 이들의 반지름은 모두 태양의 약 1,330배를 넘는 것으로 보고된다.
적색초거성의 구조적 특징 중 하나는 광구면이 주변 우주 공간과 뚜렷하게 구별되지 않는다는 점이다. 또한 이들은 자신의 질량을 외부로 방출하는데, 적색초거성에서 발산하는 항성풍은 속도가 느리면서 밀도가 크다. 반대로 적색초거성이 중심핵의 핵융합 반응 속도가 느려질 경우 청색초거성으로 수축하기도 하는데, 청색초거성은 적색초거성과 달리 속도가 빠르고 밀도가 낮은 항성풍을 발산한다.
적색초거성 정도의 질량을 가진 별들은 내부 핵융합 과정을 통해 철까지 생성할 수 있다. 이들은 수명이 다할 때 내부에 양파 구조로 무거운 원소들을 순차적으로 형성하게 된다. 적색초거성 상태가 유지되는 기간은 수십만 년에서 백만 년 정도로 별의 전체 수명에 비해 매우 짧은 단계에 해당한다.
적색초거성의 최후는 질량에 따라 달라지는 것으로 알려져 있다. 상대적으로 질량이 큰 적색초거성들은 볼프-레이에별로 진화할 수 있으며, 비교적 질량이 작은 쪽들은 중심핵이 붕괴하면서 II형 초신성 폭발을 일으키며 생을 마감할 것으로 예측된다.
