מה השלבים האחרונים בחייו של כוכב דומים בגודלם לשמש?

כדי להבין מה קורה בסוף חייו של כוכב הדומה לשמש, זה עוזר להבין כיצד נוצרים כוכבים מלכתחילה ואיך הם זורחים. השמש היא כוכב בגודל בינוני ובניגוד לענק כמו אתא קרינה, היא לא תצא כסופרנובה ותשאיר חור שחור בעקבותיה. במקום זאת, השמש תהפוך לגמד לבן ופשוט תדעך.

כוכבים נולדים מאבק בין גלקטי. כשענן מלא אבק ומימן וגז הליום מתחיל לאט להסתובב סביב ליבה מרכזית, הליבה מושכת יותר חומר, והלחץ הגובר מחמם אותו עד שהוא נהיה חם מספיק כדי שגז המימן יתמזג בתגובה גרעינית. האנרגיה שנוצרת מתגובות ההיתוך מונעת קריסה נוספת, והליבה הופכת לכוכב רצף ראשי. כוכבים עצומים משתמשים בדלק המימן שלהם במהירות ויכולים להישרף תוך 3 מיליון שנה בלבד. אולם הרצף העיקרי של כוכב הדומה לשמש הוא כ -10 מיליארד שנים.

כשכוכב בגודל שמש משתמש במימן שבליבתו, ההיתוך נפסק, והטמפרטורה אינה גבוהה מספיק בכדי שיתחיל היתוך הליום. היעדר לחץ הקרינה החיצוני מאפשר לליבה להתכווץ. מכיוון שהליבה מתכווצת ומשיכת הכבידה נחלשת, השכבה החיצונית מתקררת, הופכת לאדומה ומתחילה להתרחב, והכוכב הופך לענק אדום. ענקים אדומים בדרך כלל גדלים פי 10 עד 100 מקוטרו של כוכב הרצף הראשי. כאשר השמש נכנסת לשלב הענק האדום שלה, שיימשך בין 1 ל -2 מיליארד שנה, היא עלולה לגדול מספיק כדי לבלוע את כדור הארץ.

כיוון שגרעין הענק האדום מתכווץ, האלקטרונים ארוזים כל כך מקרוב, עד שעקרונות מכניים קוונטיים הופכים לחשובים. עקרון ההדרה של פאולי קובע כי אין שני אלקטרונים שיכולים לכבוש את אותה מצב, וכוחות הדחייה הופכים חזקים יותר מלחץ תרמי וללא תלות בטמפרטורה. אומרים כי חומר במצב זה מנוון, והוא מאפשר להתרחש תגובות נפץ. הליום בליבה מתחיל להתמזג לפחמן ואילו המימן בשכבה המקיפה את הליבה מתחיל להתמזג גם להליום. תגובות אלה מייצרות לחץ חיצוני יותר וגורמות לכוכב להתרחב עוד יותר. זהו שלב הענק האדום השני, והוא נמשך כמיליון שנים.

ליבתו של ענק אדום מגיע בסופו של דבר לנקודה בה, עקב עקרונות מכניים קוונטיים, הוא אינו יכול עוד להתמוטט, והוא מתחיל להישרף באור לבן כחלחל והופך לגמד לבן. בשלב זה, מסתו דומה לזו של הכוכב המקורי, אך קוטרו כגודל כדור הארץ, ולכן הוא צפוף במיוחד. בסופו של דבר הוא מתקרר, הופך לגמד שחור ומחשיך. בעוד שהוא עדיין ננס לבן, הגזים היוצרים את השכבה החיצונית של הכוכב מתקררים ומתרחקים מהליבה בתצורה המכונה ערפילית פלנטרית. דוגמאות ידועות כוללות את ערפיליות הטבעת ועין החתול.