Красный гигант формируется после того, как у звезды массой от 0,8 до 10 масс Солнца закончилось водородное топливо для ядерного синтеза, и стартовал процесс самоликвидации.
Звезда поддерживает свою стабильность за счет хрупкого баланса между собственной гравитацией, которая стремится направить всю материю к центру, и внутренним сопротивлением (расширением) от непрерывных процессов термоядерного синтеза, происходящих в ее ядре.
Однако, как только в ядре звезды заканчивается водород, равновесие нарушается, и ядро начинает коллапсировать. Когда ядро «схлопывается», плазменная оболочка, окружающая его, приступает к синтезу остаточного водорода. Это приводит к дополнительному нагреву звезды и стремительному расширению внешних слоев; звезда приобретает изотермическое гелиевое ядро и «разбухает» в несколько сотен раз по сравнению со своим прежним размером.
Энергия на поверхности звезды рассеивается гораздо сильнее, чем в недрах, в результате чего раздутая оболочка достаточно быстро остывает, меняя цвет от белого или желтого до красного.
Формируется красный гигант. Спустя несколько тысяч лет, красный гигант сбрасывает все свои внешние оболочки, формируя вокруг своего остывающего ядра (белого карлика) планетарную туманность.
Если изначально звезда была достаточно массивной (от 10 до 70 масс Солнца), то она становится не красным гигантом, а красными сверхгигантом, который не просто сбрасывает оболочки, а вспыхивает сверхновой (взрывается), оставляя после себя чрезвычайно плотное ядро и туманность. В некоторых случаях сверхновая считается «неудавшейся», так как эволюция заканчивается появлением черной дыры.
Будущее нашего Солнца
Примерно через 4,6—7,1 миллиарда лет наше Солнце превратится в красного гиганта, поглотив часть планет земной группы (Меркурий, Венера и Земля).
Затем, когда газовые оболочки будут сброшены и сформируется планетарная туманность, останется лишь крошечное (несколько тысяч километров в диаметре) ядро, которое продолжит охлаждаться, и через 1,5-2 миллиарда лет его температура сравняется с температурой окружающего пространства. История звезды будет закончена.
