อะไรคือขั้นตอนสุดท้ายในชีวิตของดาวฤกษ์ที่มีขนาดใกล้เคียงกับดวงอาทิตย์?

เพื่อให้เข้าใจว่าเกิดอะไรขึ้นเมื่อสิ้นสุดอายุขัยของดาวฤกษ์ที่คล้ายกับดวงอาทิตย์ จะช่วยให้เข้าใจว่าดาวก่อตัวอย่างไรในตอนแรกและส่องแสงอย่างไร ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ขนาดปานกลาง และไม่เหมือนยักษ์อย่าง Eta Carinae ที่จะไม่ออกไปเป็นซุปเปอร์โนวาและปล่อยให้หลุมดำตื่นขึ้น แต่ดวงอาทิตย์จะกลายเป็นดาวแคระขาวและค่อยๆ จางหายไป

ดาวฤกษ์เกิดจากฝุ่นในอวกาศ เมื่อเมฆที่เต็มไปด้วยฝุ่น ไฮโดรเจน และก๊าซฮีเลียมเริ่มหมุนรอบแกนกลางอย่างช้าๆ แกนจะดึงดูดมากขึ้น สสาร และความดันที่เพิ่มขึ้นจะทำให้ร้อนขึ้นจนร้อนพอที่ก๊าซไฮโดรเจนจะหลอมรวมในปฏิกิริยานิวเคลียร์ พลังงานที่เกิดจากปฏิกิริยาฟิวชันจะป้องกันการยุบตัวอีก และแกนกลางจะกลายเป็นดาวฤกษ์ในแถบลำดับหลัก ดาวมวลมากใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนอย่างรวดเร็วและสามารถเผาไหม้ได้ภายในเวลาเพียง 3 ล้านปี อย่างไรก็ตาม ลำดับหลักของดาวฤกษ์ที่คล้ายกับดวงอาทิตย์นั้นอยู่ที่ประมาณ 10 พันล้านปี

เมื่อดาวฤกษ์ขนาดเท่าดวงอาทิตย์ใช้ไฮโดรเจนในแกนกลางของมันจนหมด ฟิวชันจะหยุดลง และอุณหภูมิไม่สูงพอที่ฮีเลียมจะเริ่มหลอมรวม การขาดแรงดันรังสีภายนอกทำให้แกนกลางหดตัว เนื่องจากแกนกลางหดตัวและแรงดึงดูดลดลง ชั้นนอกจึงเย็นลง เปลี่ยนเป็นสีแดงและเริ่มขยายตัว และดาวกลายเป็นดาวยักษ์แดง โดยทั่วไปแล้ว ดาวยักษ์แดงจะเติบโตเป็น 10 ถึง 100 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางของดาวฤกษ์ในแถบลำดับหลัก เมื่อดวงอาทิตย์เข้าสู่ระยะดาวยักษ์แดง ซึ่งจะมีอายุตั้งแต่ 1 ถึง 2 พันล้านปี ดวงอาทิตย์อาจมีขนาดใหญ่พอที่จะกลืนกินโลกได้

เมื่อแกนกลางของดาวยักษ์แดงหดตัว อิเล็กตรอนจะถูกรวมเข้าด้วยกันอย่างใกล้ชิดจนหลักการทางกลของควอนตัมกลายเป็นสิ่งสำคัญ หลักการกีดกันของ Pauli กำหนดว่าไม่มีอิเล็กตรอนสองตัวใดที่สามารถอยู่ในสถานะเดียวกันได้ และแรงผลักจะแข็งแกร่งกว่าความดันความร้อนและไม่ขึ้นกับอุณหภูมิ สสารในสถานะนี้กล่าวกันว่าเสื่อมโทรมและยอมให้เกิดปฏิกิริยาที่ระเบิดได้ ฮีเลียมในแกนกลางเริ่มหลอมรวมเป็นคาร์บอนในขณะที่ไฮโดรเจนในชั้นรอบแกนกลางก็เริ่มหลอมรวมเป็นฮีเลียม ปฏิกิริยาเหล่านี้สร้างแรงกดดันจากภายนอกมากขึ้น ทำให้ดาวฤกษ์ขยายตัวมากยิ่งขึ้น นี่เป็นระยะที่ 2 ของยักษ์แดง และกินเวลาประมาณหนึ่งล้านปี

ในที่สุดแกนกลางของดาวยักษ์แดงก็มาถึงจุดที่เนื่องจากหลักการทางกลควอนตัม มันไม่สามารถยุบตัวได้อีกต่อไป และเริ่มเผาไหม้ด้วยแสงสีขาวอมฟ้า กลายเป็นดาวแคระขาว ถึงตอนนี้ มวลของมันก็ใกล้เคียงกับดาวฤกษ์เดิม แต่เส้นผ่านศูนย์กลางของมันคือขนาดเท่าโลก ดังนั้นจึงมีความหนาแน่นสูงมาก ในที่สุดมันก็เย็นตัวลง กลายเป็นดาวแคระดำและมืดไป แม้ว่าจะยังคงเป็นดาวแคระขาว แต่ก๊าซที่ก่อตัวเป็นชั้นนอกของดาวฤกษ์จะเย็นลงและลอยออกจากแกนกลางในรูปแบบที่เรียกว่าเนบิวลาดาวเคราะห์ ตัวอย่างที่รู้จักกันดี ได้แก่ Ring and Cat's Eye Nebulae