碳聚变过程是一种核融合反应，发生在质量较重的恆星（诞生时至少4M以上）耗尽了核心内较轻的元素之后。它需要高温（6×10 K）和高密度（大约2×10 kg/m），主要过程是：另一类为：在氦的聚变停止后，碳聚变开始。当氦聚变时，恆星建立起一个富含碳和氧的惰性核心，一旦氦的密度降低至无法继续聚变的水平时，核心便会因为重力而塌缩。体积的缩小造成核心的温度和压力上昇至碳聚变的临界温度，这也会使围绕着核心周围的温度上昇，使氦在邻接核心的壳层内继续聚变。于是恆星的体积增加，膨胀成为红超巨星。当碳聚变时，产物（