Czerwony gigant

Początek końca

Gwiazda podczas ciągu głównego zamienia wodór na hel oraz energię, pozwala jej to na pokonanie siły grawitacji próbującej ją zgnieść. Proces ten powoduje stopniową akumulację helu w jądrze gwiazdy. Kiedy stężenie helu osiągnie wartość krytyczną, gwiazda nie jest już w stanie podtrzymywać reakcji fuzji wodoru. Ciąg główny dobiega końca i rozpoczyna się proces śmierci gwiazdy.

Większość typów gwiazd odchodzi w podobny sposób, a mianowicie przechodzą przez tak zwany etap czerwonego giganta. Gwiazda przerywa proces fuzji wodoru w jądrze. Następnie jądro zaczyna się zapadać pod wpływem grawitacji, co powoduje wzrost temperatury gwiazdy.

Drugi zapłon

Podwyższenie temperatury gwiazdy umożliwa rozpoczęcie fuzji wodoru w tzw. skorupie czyli sferze bezpośrednio okalającej jądro. W tym momencie dzieje się coś niesamowitego, gwiazda zaczyna puchnąć i kurczyć się w tym samym czasie. Skorupa przeprowadzająca fuzję wodoru zaczyna rozpychać zewnętrzne powłoki gwiazdy podczas gdy wygasłe jądro dalej zapada się pod wpływem grawitacji.

Zapadające się jądro wciąż podnosi swoją temperaturę i ciśnienie, aż do momentu drugiego zapłonu. Teraz gwiazda rozpoczyna fuzję helu w węgiel. Energia produkowana przez jądro nie jest już tak wysoka jak podczas ciągu głównego (fuzja He -> C jest mniej efektywna energetycznie), a spalająca wodór skorupa nadal powoduje ekspansję gwiazdy jednak rozpoczyna się tymczasowo stabilny okres dla czerwonego giganta.

Trzeci zapłon

Dla czerwonego giganta etap fuzji helu w węgiel jest najdłuższym etapem jego istnienia, może trwać nawet miliard lat, kolejne etapy przebiegają już dziesiątki razy szybciej. Podobnie jak w przypadku wodoru, hel w jądrze również nie jest nieskończony. Schemat się powtarza: węgiel kumuluje się w jądrze, aż reakcja fuzji helu nie może być już podtrzymywana. Jądro znowu wygasa i zaczyna się kurczyć. Temperatura skorupy dalej rośnie i rozpoczyna się w niej fuzja helu. Fuzja wodoru rozpoczyna się w jeszcze bardziej oddalonych od jądra warstwach gwiazdy.

Fuzja helu w skorupie nie jest stabilna. Prędkość reakcji i jej miejsce zmienia się w czasie. Zmiany te powodują odrzucenie zewnętrzych powłok gwiazdy tym samym odsłaniając jądro które po nie może już kontynuować fuzji węgla w cięższe pierwiastki, ponieważ nie może osiągnąć odpowiedniego ciśnienia i temperatury. Jądro kurczy się aż do momentu gdy misję jego podtrzymania przejmują siły nuklearne elektronów i jąder atomów z których się składa. Nie jest to jednak definitywny koniec gwiazdy, pozostaje po niej tzw. biały karzeł.

Puchnięcie zewnętrzych powłok powoduje kilkudziesięciokrotny wzrost promienia gwiazdy. Masa gwiazdy nie ulega jednak zwiększeniu, wynika z tego, że czerwone giganty mają małą gęstość (z wyjątkiem jądra, które w wyniku zapadania zwiększa swoją gęstość).

Słońce, jako gwiazda typu G, również stanie się czerwonym gigantem. Szacuje się, że jego promień osiągnie ok. 160 milionów kilometrów. Słońce pochłonie więc Merkurego, Venus oraz Ziemię. Zatrzyma swoją ekspansję przed osiągnięciem orbity Marsa. Istnieją jednak rozbieżności w danych ze względu na złożoność problemu. Jedna z ciekawszych hipotez mówi, że ze względu wytracanie się masy Słońca traconej przez silne wiatry Słoneczne towarzyszące fazie czerwonego giganta, jego grawitacja może zmniejszyć się na tyle, że Ziemia podniesie swoją orbitę na tyle aby uniknąć pochłonięcia. Nie znaczy to jednak, że Ziemia pozostanie taka jaką znamy teraz, te same wiatry które pozwoliły na podniesienie orbity mogą pozbawić Ziemię atmosfery.