La Voie Lactée est une galaxie spirale, avec la plupart de ses étoiles résidant dans un disque d’environ 100 000 années-lumière de large et 1000 années-lumière d’épaisseur.

Les zones sombres correspondent aux nuages denses de gaz et de poussières interstellaires qui absorbent la lumière des étoiles. Par ailleurs de nombreux amas globulaires constitués de quelques centaines de milliers à millions de vieilles étoiles sont distribués dans le halo.
La carte obtenue par Gaia contient un peu plus de 1,1 milliards d’étoiles, soit typiquement 1 étoile sur 100 de la Voie Lactée. LSST devrait voir environ 1 étoile sur 10. 
Grâce à la très grande surface de son miroir primaire, LSST pourra aussi étudier des étoiles qui émettent moins de lumière que celles détectées par Gaia. Ces étoiles sont donc soit plus lointaines, soit intrinsèquement moins brillantes : LSST permettra de sonder la Voie Lactée plus profondément et d’accéder à une plus grande partie de la population stellaire.
Que faire de toutes ces étoiles ? On ne peut pas suivre une étoile tout au long de sa vie de plusieurs milliards d’années.
Crédits : ESA/Gaia/DPAC. Carte de la densité d’étoiles observée par le satellite Gaia (septembre 2016). Les régions les plus brillantes indiquent des concentrations importantes d’étoiles alors que peu d’étoiles sont vues dans les zones sombres. On devine les artefacts dus au temps d’observation variable d’une zone à l’autre : ils auront disparus d’ici 5 ans.

Mais on peut comprendre comment vivent les étoiles et la dynamique de leur formation au sein de la Galaxie en observant de très nombreuses étoiles de diverses couleurs, tailles et positions dans la Voie Lactée.

Par exemple, LSST devrait être capable de mesurer la distribution de nombreuses étoiles de la séquence principale au-delà de la limite supposée du halo, leur cinématique au-delà de la limite disque épais/halo ou encore de mesurer leur distance en-deçà de la limite de combustion de l’hydrogène pour obtenir une représentation complète du disque fin. LSST est idéalement conçu pour répondre à deux questions de base sur notre Galaxie  : quelle est sa structure et l’histoire de son évolution par accrétion ? quelles sont les propriétés fondamentales de toutes les étoiles à moins de 100 années-lumière du Soleil ?

Mais les étoiles seront aussi précieuses pour la cosmologie ! En effet, dès le début de LSST, Gaia fournira la position attendue de ses étoiles avec une très grande précision : les étoiles bougent un tout petit et Gaia est conçu pour mesurer ces déplacements. LSST utilisera ces informations pour positionner les galaxies relativement à ces étoiles et pour combiner de nombreuses images d’une même zone du ciel par exemple. Cette étape est cruciale pour mesurer finement la forme des galaxies, indispensable pour traquer matière et énergie noires.