碳星

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碳星是大气层内的碳比氧多，类似红巨星 (偶尔是红矮星) 的晚期星。这两种元素在恒星大气的上层结合，形成一氧化碳，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，使得恒星充满了像“煤灰”的大气层，而观测人员看见的则是醒目的红色。通常碳星是一些温度只有2500-3500K的红巨星，但碳星并不是仅仅只有红色恒星组成，一些AGB后期逐渐向蓝色端演化的恒星也可以是碳星，比如北冕座R，这个恒星的表面温度就达约6500K.

碳星的质量不高，但这是由于碳星通过恒星风损失了大量物质的关系。碳星的前身星通常是比太阳重数倍的中大型恒星。碳星已经演化到了恒星的末期阶段，经过了这个阶段它将逐渐抛出自己的全部壳层，向着白矮星演化。

在光谱上，这类恒星的特征非常明显，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。在一般的恒星 （像太阳的恒星） ，大气中的氧含量都比碳多。著名的碳星有猎犬座Y和天兔座R（欣德的红星）。

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物理机制

有多种的天文物理机制可以解释碳星。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，特别是恒星内部的3氦过程，这是当恒星演化到主序星历程的尾声，抵达渐近巨星分支 (AGB)时的核反应。这些融合的产生的碳和其他的产物，都经由对流的作用被送达恒星的表面。通常这些AGB的碳星还有一层氢壳进行氢的融合，但只能存在1万至10万年的岁月，恒星的壳层就转而进行氦融合，而氢的融合就会突然的结束。在这个阶段，恒星的亮度会增加，同时物质（主要是碳）从内部向外移动。因为光度上升、恒星膨胀，因此氦融合会突然停止，而氢壳层的融合又再度开始。当氦壳闪光（参考氦闪）进行的阶段，因为许多氦壳闪光的轰击会造成质量的重大损失，AGB星将会转变成炙热的白矮星，同时它大气层中的物质成为行星状星云。

非传统碳星被认为是双星，且其中一颗被观察到是巨星 （偶尔会是红矮星），另一颗是白矮星。观察到的是一颗拥有丰富碳的巨星，当它还是主序星时就从伴星获得物质（这颗伴星是白矮星），且后者依然也是碳星。

对这个阶段恒星演化的认识相对来说是相当简略的，而且多数这一类恒星的结果都是白矮星。我们看这种系统相对来说的在质量传递上花了相当长的时间，钡星，它们的光谱呈现出强烈的钡和碳分子的特征，也被认为是在这种场景之下生成的（S-过程元素）。有时，将这种经由质量传输获得额外碳的碳星被称为“外因”碳星，以与来自AGB，由内部产生碳的“内因”碳星有所区别。在发现它们是联星之前，这些都是难题，因为许多外因碳星不仅不够亮，而且温度也太低，因此不能自行产生碳。

其他令人难以信服的机制，像是碳氮氧循环的失衡和核心氦闪也曾被认为是大气层中含碳量较少的碳星用来充实碳含量的机制。

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