Processi di fusione nucleare
Catena protone-protone (per temperature superiori a 4 milioni di gradi)Da 6 nuclei di idrogeno di ottengono quattro nuclei di elio, due nuclei di idrogeno, due elettroni, due neutrini e due fotoni. L'energia rilasciata è pari alla differenza fra la massa di due protoni e due neutroni, e risulta pari a circa 26 MeV: la catena protone-protone risulta di gran lunga il processo più importante per l'apporto di energia.
Ciclo CNO (per temperature superiori a 15 milioni di gradi)
Serie di reazioni in cui trasformazioni cicliche con Carbonio, Azoto ed Ossigeno, facilitano la conversione di quattro protoni in un nucleo di Elio.
Processo 3-alfa (per temperature superiori a 100 milioni di gradi)
Dai cicli CNO e protone-protone dovremmo aspettarci che due nuclei di elio concorrano per formare un nucleo di berillio, ma poiché il berillio 8Be4+ ha un tempo di vita media di soli 2,6*10-16 s, esso si disintegra prima di essere coinvolto in qualsiasi altra reazione. Questo breve periodo di vita, a temperature superiori ai 100 milioni di gradi, è però minore del tempo medio di collisione fra nuclei di elio: inizia il processo 3-alfa in cui tre nuclei di elio 4He++ formano il carbonio 12C6+. L'energia rilasciata nel processo 3-alfa è pari a circa 7.3MeV.
Fusione del Carbonio (per temperature superiori ai 600 milioni di gradi) e dell'Ossigeno (per temperature superiori ad 1 miliardo di gradi)
In entrambi i casi un nucleo pesante ed eccitato viene formato e poi decade, emettendo raggi gamma o particelle leggere. Si formano gli elementi dall'ossigeno al silicio.
Disintegrazione del Silicio (per temperature superiori ai 3 miliardi di gradi)
Nuclei di silicio interagiscono con fotoni energetici emettendo nuclei leggeri che, in seguito, vengono catturati da altri atomi di Silicio formando gli elementi più pesanti (fino a Cobalto, Nickel e Ferro). Qualsiasi reazione per produrre elementi più pesanti del ferro 56Fe+ sarebbe endotermica (assorbirebbe cioè energia, al posto di rilasciarla) e, quindi, non utile alla stella per mantenersi in equilibrio.
Si noti che le reazioni coinvolgenti elementi sempre più pesanti richiedono temperature sempre maggiori perché devono superare le crescenti repulsioni elettrostatiche; inoltre diverse reazioni rilasciano neutrini con diversa energia e, quindi, l'osservazione dei neutrini permette di confrontare le reazioni nucleari con quelle previste nei modelli.