一氧化碳，消耗掉大气中所有的氧，只留下自由的碳原子和其他的碳结合，使得恆星充满了像"煤灰"的大气层， 而观测人员看见的则是醒目的红色。在光谱上，这类恆星的特征非常明显，因此早在1860年就被安吉洛·西奇在早期的天文分光学上标示出来。在一般的恆星 (像太阳的恆星) ，大气中的氧含量都比碳多。
天文物理的机制.有多种的天文物理机制可以解释碳星。麦克卢尔 将之区分为"传统碳星"和另一种"非传统碳星"，而后者的质量较低。在传统碳星，碳的丰盈度来自氦融合产生的，特别是恆星内部的3氦过