فرایند دیگری که اغلب در ستارگان سنگین تر و گرم تر رخ می دهد، چرخه CNO می باشد که در دما های بالاتری نسبت به زنجیره PP رخ می دهد. چرخه CNO در ستارگانی که در رشته اصلی از خورشید پایین تر هستند نقشی کم و قابل اغماضی را بازی می کند، اما در ستارگانی که داغ تر از ستارگان F هستند برتری دارد.
چرخه CNO هم هیدروژن را به هلیوم تبدیل می کند، اما نیازمند یک هسته ی کربن به عنوان یک کاتالیزور است: 12C + 1H → 13N + y 13N → 13C + e+ + v 13C + 1H → 14N + y 14N + 1H → 15O + y 15O → 15N + e+ + v 15N + 1H → 12C + 4He برای تبدیل چهار پروتون به یک ذره آلفا (هسته هلیوم) تنها کافیست که هر گام در هر چرخه فقط یکبار اتفاق افتد. گام های دوم و پنجم به این دلیل روی می دهند که 13N و 15O ایزوتوپ های ناپایدار عناصر متناظرشان با نیمه عمر های حدود چنج دقیقه هستند (نیمه عمر به مدت زمانی گفته می شود که نصف مقدار اولیه یک ایزوتوپ به شکل هسته پایدارترش تجزیه شود.) چرخه با واکنش بین کربن و هیدروژن آغاز می شود، اما با آزاد کردن یک هسته ی کربن مشخص پایان می یابد؛ در این جا 12C مانند یک کاتالیزور عمل می کند. هر چند که دما ممکن است با اندازه ی کافی بالا باشد، با این حال مادامی کع کربن در دسترس نباشد چرخه ی CNO نمی تواند در یک ستاره انجام شود.
دما های بالاتری برای چرخه کربن مورد نیاز است، زیرا سد های کولنی هسته های کربن و ازت از سد های کولنی پروتون ها و هسته های هلیوم بزرگتر هستند. در نتیجه وابستگی دما برای واکنش PP تقریبا متناسب T^4 و برای چرخه ی کربن متناسب با T^20 می باشد.
در دما های خیلی بالا در حدود 8^10 کلوین واکنش های دیگری شروع به تبدیل هلیوم به عناصر سنگین تری می نمایند. 3 ذره آلفا (4He از لحاظ تاریخی یک ذره آلفا نامیده شده است) کربن را به وجود خواهند آورد: 4He +4He ⇔ 8Be + y 8Be + 4He → 12C + y این واکنش به فرایند سه آلفا معروف است، اولین مرحله ی هلیوم سوزی می باشد. برلیوم واسطه با عدد جرمی 8 چندان پایدار نیست و واکنش برگشتی به سهولت امکان پذیر است. با این حال، تعادل موقعی برقرار می شود که قدری 8Be در گام دوم شرکت نماید. عناصر سبک به غیر از هیدروژن، هلیوم و کربن در اعماق ستارگان نادر هستند، زیرا چنین عناصری (دوتریوم "2H"، لیتیم، برلیوم و بر) به سرعت با پروتون ها در دما هایی در حدود چند میلیون درجه ترکیب می شوند تا یک یا دو هسته هلیوم تشکیل دهند - برای مثال: 7Li + 1H → 4He + 4He فرایند سه آلفا و دیگر واکنش های هلیوم سوزی در تحول ستارگان نقش اصلی را ایفا می کنند. مراحل سوختن هسته ای پیشرفته که در دما و چگالی بالاتری رخ می دهد، شبکه های واکنش های پیچیده را شامل می شوند. رشته کلی بدین قرار است: سوختن کربن، نئون، اکسیژن و منیزیم. این واکنش ها، با ستارگانی از هیدروژن خالص شروع شده و سرانجام تولید عناصر سنگین تر تا آهن را که بالاترین انرژی پیوند را بازاء هسته وار دارد، امکان پذیر می سازند. بنابراین جوش بیشتر به انرژی ورودی بیشتر نیاز دارد.
منبع: کتاب نجوم و اختر فیزیک مقدماتی "زیلیک - گرگوری"
