กระบวนการเผาไหม้คาร์บอนเป็นปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เกิดขึ้นในแกนกลางของดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ภายใต้สภาวะอุณหภูมิและแรงดันมหาศาล การเผาไหม้คาร์บอนจะเริ่มต้นใกล้จะสิ้นสุดชีวิตของดาวฤกษ์ สำหรับดาวฤกษ์ที่จะสร้างแรงกดดันมากพอในแกนกลางของมันเพื่อเริ่มต้นการเผาไหม้คาร์บอนมันจะต้องมีมวลดวงอาทิตย์อย่างน้อยสี่ดวงที่เกิดขึ้น การเผาไหม้คาร์บอนเริ่มต้นหลังจากส่วนใหญ่ของไฮโดรเจนและฮีเลียมถูกเผาไหม้
ธาตุที่มีมากที่สุดในเอกภพคือไฮโดรเจน ดังนั้นดาวส่วนใหญ่จึงเริ่มต้นชีวิตของพวกเขาซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยไฮโดรเจน เมื่อฟิวชั่นนิวเคลียร์ติดไฟในใจกลางของดาวฤกษ์อายุน้อยไฮโดรเจนก็เริ่มไหม้อย่างช้าๆนิวเคลียสของอะตอมจะหลอมรวมเป็นฮีเลียมผ่านสายโซ่ pp - ในดาวมวลของดวงอาทิตย์หรือน้อยกว่าหรือรอบวัฏจักร CNO - ในดาวฤกษ์มวลสูงกว่า . นี่คือปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่สร้างความร้อนและแสงของดวงอาทิตย์ที่เราเห็นเมื่อเราออกไปข้างนอกทุกวัน
ขึ้นอยู่กับขนาดของดาวฤกษ์มันเผาผลาญเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ในอัตราที่ต่างออกไป ดาวมวลสูงมากขึ้นจะมีศูนย์กลางที่หนาแน่นและร้อนกว่าและเผาผลาญเชื้อเพลิงได้เร็วขึ้น ดาวฤกษ์ที่ใหญ่ที่สุดบางแห่งใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนเกือบหมดภายในเวลาเพียงไม่กี่ล้านล้านปีในขณะที่ดวงอาทิตย์มีกำหนดที่จะหลอมรวมไฮโดรเจนต่อไปอีก 4.5 พันล้านปีและดาวที่เบาที่สุดจะหลอมรวมไฮโดรเจนเป็นล้านล้านปี เมื่อฮีเลียม "เถ้า" เพิ่มขึ้นในที่สุดมันก็มาถึงความหนาแน่นวิกฤตเพื่อทำให้เกิดการจุดระเบิดฮีเลียม ผลพลอยได้จากการเผาฮีเลียมคือคาร์บอนและออกซิเจน
เมื่อคาร์บอนและออกซิเจนก่อตัวขึ้นในแกนกลางของดาวฤกษ์ในระยะเวลาหลายล้านปีของการเผาฮีเลียมในที่สุดฮีเลียมส่วนใหญ่ก็หมดลงและแกนกลางของดาวก็เย็นลงและไม่สามารถสร้างพลังงานนิวเคลียร์ได้มากขึ้น การทำให้เย็นลงนี้ทำให้แกนกลางหดตัวเพิ่มความหนาแน่นและแรงดันเพิ่มเติม ในดาวฤกษ์ข้างต้นประมาณสี่เท่าของมวลดวงอาทิตย์ถึงอุณหภูมิและความหนาแน่นที่จำเป็นสำหรับการเผาไหม้คาร์บอน สิ่งนี้ทำให้แกนกลางของดาวฤกษ์อุ่นขึ้นและมันจะขยายตัวกลายเป็นมหายักษ์สีแดง
การเผาไหม้คาร์บอนเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักว่าทำไมมีองค์ประกอบที่หนักกว่าคาร์บอนในจักรวาล ปฏิกิริยาหลักประกอบด้วยองค์ประกอบหลายอย่าง หนึ่งในสองนิวเคลียสคาร์บอนหลอมรวมเป็นอะตอมนีออนและอะตอมฮีเลียม ในที่สุดสิ่งเหล่านี้จะแตกออกเป็นโซเดียมและไฮโดรเจนจากนั้นก็เป็นแมกนีเซียมและนิวตรอนอิสระ เนื่องจากกระบวนการนิวเคลียร์ทั้งหมดดำเนินการอย่างต่อเนื่องในแกนกลางของดาวจึงมีการผลิตนีออนออกซิเจนและแมกนีเซียมจำนวนมาก กระบวนการเผาไหม้คาร์บอนทั้งหมดใช้เวลาประมาณ 1,000 ปีเท่านั้น
หากดาวฤกษ์มีมวลระหว่างสี่ถึงแปดมวลดวงอาทิตย์วัตถุนั้นจะขับออกมาจากชั้นนอกของมันในขณะที่การเผาไหม้ของคาร์บอนเริ่มก่อตัวเป็นเนบิวล่าดาวเคราะห์และทิ้งแกนกลางดาวแคระขาวไว้ ถ้ามันมีมวลดวงอาทิตย์มากกว่าแปดเท่าในที่สุดมันก็จะเริ่มต้นการเผานีออนในขั้นตอนต่อไปในวิวัฒนาการของดาวมวลสูง
