태양 질량의 0.4배 이상 천체[2]는, 중심핵에 있던 수소를 모두 태우면 외곽층이 부풀어 오르면서 적색 거성으로 된다. 태양은 약 70억 년 후 적색 거성이 될 것이며, 반지름은 지금의 250배 정도로 증가하여 지구 궤도 근처까지 부풀어 오를 것이다. 적색 거성 단계에서 태양은 질량의 30퍼센트를 잃게 된다.
태양보다 2.25배 무거운 별의 경우, 적색 거성 단계에서의 핵융합 반응은 중심핵 바깥쪽 층에서 계속된다. 중심핵은 헬륨 융합이 일어날 수준까지 압축되며 항성은 서서히 수축하며 표면 온도가 높아진다. 질량이 더 큰 별의 경우 중심핵 부분에서 수소 핵융합은 헬륨 융합 작용으로 급격히 전환된다.
항성이 중심핵에 남아 있는 헬륨을 소진하고 나면, 핵융합 반응은 탄소 및 산소로 이루어진 뜨거운 중심핵 바깥층에서 이루어진다. 그 뒤 항성은 원래의 적색 거성 단계와 평행한 진화 경로를 거치지만, 표면 온도는 더 뜨겁다.
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