Proces trojne alfa je način, s katerim zvezde spajajo jedra helija v jedra ogljika in kisika, ko izčrpajo svoje vodikovo gorivo. Začetek procesa trojne alfa zahteva trajne temperature nad 100,000,000 K in zadostno gostoto helija. To se zgodi, ko zvezda začne kopičiti znatne količine helijevega “pepela” v svojem jedru zaradi izgorevanja vodika. Helij nima kam iti in ne proizvaja lastne energije, zato se agregira v jedru in skrči. Krčenje močno poveča toploto in tlak. Pri 100 megaKelvinih se začne proces trojne alfa, znan tudi kot gorenje helija.
Proces trojne alfa je dobil svoje ime, ker je proces fuzije treh alfa delcev. Alfa delec je dva protona in dva nevtrona, povezana skupaj, kar je isto kot jedro helija. Pod ogromnimi pritiski v zvezdnem jedru se lahko dve helijevi jedri združita v berilijevo jedro, pri čemer se pri tem sprosti žarek gama. Berilijevo jedro je nestabilno, v 2.6×10-16 sekundah se sesede nazaj v jedra helija. Če pa se nenehno ustvarja dovolj berilijevih jeder, se bo sčasoma eno združilo z drugim energijskim helijevim jedrom in ustvarilo ogljik, jedra s skupno šestimi protoni in šestimi nevtroni.
Proces trojne alfa se pojavi pri vseh zvezdah z nizko do srednje maso (0.6-10 sončnih mas) pozno v njihovem življenju. Po stopnji rdečega velikana, ki vključuje tradicionalno gorenje vodika v stisnjeni lupini okoli helijevega jedra, se jedro sesede in začne goreti helij, pri čemer se zvezda izstreli v asimptotično velikansko vejo Hertzsprung-Russellovega diagrama, ki primerja svetilnost zvezde s spektralnim tipom. .
Hitrost triple-alfa reakcije je močno odvisna od temperature jedra – hitrost reakcije je produkt temperature na 30. potenco in gostote na kvadrat. Pri majhnih zvezdah postane helijevo jedro tako gosto, da postane oblika degenerirane snovi, kjer zvišanje temperature ne ustreza povečanju prostornine. To lahko privede do pobegne reakcije trojne alfa, imenovane helijev utrip, kjer se 60-80 % helija v jedru sežge v minutah. Pri večjih zvezdah se helij začne taliti na lupini zunaj ogljikovega jedra, kar preprečuje, da bi dosegel degenerirano stanje snovi. V teh večjih zvezdah se sčasoma začne gorenje ogljika.