Proces gorenja ogljika je jedrska reakcija, ki se zgodi v jedru masivnih zvezd v pogojih izjemne temperature in tlaka. Gorenje ogljika se začne šele ob koncu življenja zvezde. Da bi zvezda sčasoma ustvarila dovolj pritiska v svojem jedru, da bi sprožila gorenje ogljika, mora ob rojstvu vsebovati vsaj štiri sončne mase. Gorenje ogljika se začne šele potem, ko so izgoreli veliki deli zvezdnega vodika in helija.
Najpogostejši element v vesolju je vodik. Torej, večina zvezd začne svoje življenje sestavljene večinoma iz vodika. Ko se jedrska fuzija vžge v jedru mlade zvezde, začne vodik počasi goreti, njegova atomska jedra se zlijejo v helij skozi verigo pp – v zvezdah z maso Sonca ali manj – ali cikel CNO – v bolj masivnih zvezdah . To je jedrska reakcija, ki ustvarja sončno toploto in svetlobo, ki ju vidimo, ko vsak dan stopimo ven.
Odvisno od velikosti zvezde kuri svoje jedrsko gorivo z različno hitrostjo. Masivnejše zvezde imajo gostejša in bolj vroča središča ter hitreje izgorevajo svoje gorivo. Nekatere največje zvezde izčrpajo večino svojega vodikovega goriva v samo nekaj milijonih milijonov let, medtem ko naj bi Sonce še naprej talilo vodik 4.5 milijarde let, najlažje zvezde pa bodo vodik spajale trilijon let. Ko se helijev “pepel” kopiči, sčasoma doseže kritično gostoto, da povzroči vžig helija. Stranska produkta gorenja helija sta ogljik in kisik.
Ker se ogljik in kisik kopičita v jedru zvezde v milijonih letih gorenja helija, se sčasoma izčrpa velik odstotek helija in jedro zvezde se ohladi in ne more proizvesti več jedrske energije. To ohlajanje povzroči, da se jedro skrči, kar dodatno poveča gostoto in tlak. Pri zvezdah nad približno štirimi sončnimi masami je dosežena potrebna temperatura in gostota za gorenje ogljika. To segreje jedro zvezde in se razširi, da postane rdeči supergigant.
Izgorevanje ogljika je eden od glavnih razlogov, zakaj v vesolju obstajajo elementi, težji od ogljika. Glavna reakcija je sestavljena iz več komponent. V enem se dve ogljikovi jedri združita, da tvorita atom neona in atom helija. Sčasoma se ti razgradijo na natrij in vodik, nato na magnezij in prosti nevtron. Zaradi vseh jedrskih procesov, ki potekajo hkrati v jedru zvezde, nastajajo velike količine neona, kisika in magnezija. Celoten proces gorenja ogljika traja le približno 1000 let.
Če ima zvezda med štiri in osem sončnih mas materiala, bo izbruhnila svojo zunanjo plast, ko se ogljik, ki goreče, razblinil, ustvaril planetarne meglice in pustil za seboj belo pritlikavko jedro. Če ima več kot osem sončnih mas, bo sčasoma sprožil neonsko gorenje, naslednjo stopnjo v evoluciji masivnih zvezd.