Energia gwiazdy pochodzi z zachodzących w jej centrum reakcji syntezy jądrowej. Podczas takiej reakcji wodór zamienia się w hel. Cztery jądra wodoru łączą się w jedno lżejsze jądro helu, które posiada mniejszą masę niż jego budulec, tzn. suma mas czterech jąder wodoru. " Znikająca" masa zamienia się w energię zgodnie ze znanym równaniem Einsteina E=mc2. Jednocześnie zachodzi wiele pojedynczych reakcji syntezy i w sumie wyzwalana zostaje olbrzymia ilość energii. Słońce tylko w ciągu jednej sekundy przetwarza 600 milionów ton wodoru na 400 milionów ton helu, a zapasu wodoru starczy jeszcze aż na 5 miliardów lat świecenia. Ale jednak za 5 miliardów lat mieszkańcy Ziemi będą żegnać ten ostatni normalny zachód naszej gwiazdy. Słońce zacznie przecież umierać i cały nasz Układ Słoneczny zginie wraz ze swoją gwiazdą! Czy będziemy mogli wówczas liczyć na jakąś pomoc?
W konstelacji Wolarza odnajdźmy dzisiaj gwiazdę Arktur. Cały gwiazdozbiór widoczny jest teraz wysoko na południowo-wschodnim niebie. Czy zdajemy sobie sprawę, że oto na naszych oczach rozgrywa się dramat tej gwiazdy? Czy pomyślelibyście, że Arktur, ten odległy od nas o około 36 lat świetlnych czerwony olbrzym, kończy już swój żywot? Odległość do Arktura jest tak olbrzymia, że nawet nie przeczuwamy, że ta piękna i wyraźna czerwona gwiazda umiera. Czy istnieje dzisiaj w takiej postaci, czy może wygląda już inaczej, dowiemy się dopiero za 36 lat, kiedy dotrze do nas dzisiejsze światło z Arktura! A dlaczego gwiazdy umierają? Odpowiedź jest prosta. Kiedyś skończy się przecież zapas wodoru i po prostu zabraknie paliwa do dalszej normalnej egzystencji. Patrząc na podobnego do Słońca Arktura, możemy sobie wyobrazić, jak ten koniec naszej gwiazdy będzie wyglądał. Słońce będzie wówczas 3 razy większe niż dzisiaj, a jego zewnętrzne warstwy rozpościerać się będą aż do Wenus. Olbrzymie czerwone Słońce będzie świecić tak jasno, że na Ziemi zagotują się i wyparują oceany, a ze skał pozostanie tylko roztopiona lawa. Jednak życie i śmierć gwiazdy zależą od jej rozmiarów. Gwiazdy średniej wielkości, takie jak Słońce i Arktur, żyją dłużej niż gwiazdy wielkie. Dzieje się tak dlatego, że wolniej zużywają swój wodór. Najszybciej umierają gwiazdy jasne o bardzo dużej masie i temperaturze. Masywne, tzw. niebieskie olbrzymy żyją " tylko" kilka milionów lat. Taki los czeka np. gwiazdę Rigel w Orionie, którą znajdziemy w przeciwnym rogu czworokąta gwiazdozbioru Oriona niż Betelgeuse. Gołym okiem porównywaliśmy już barwy obu tych olbrzymich gwiazd, wyraźnie odróżniając czerwień umierającej Betelgeuse od niebieskiego światła Rigel. Kolor światła świadczy również o temperaturze: czerwone olbrzymy są chłodniejsze niż niebieskie. Dlaczego jednak umierająca gwiazda najpierw powiększa swoje rozmiary, stając się czerwonym olbrzymem?
Gdy paliwo wodorowe będzie na wyczerpaniu, gwiazda traci swoje źródło energii. Rdzeń (składający się głównie z helu) zaczyna się kurczyć pod wpływem siły grawitacji, powodując wzrost jego temperatury. To zaś zwiększa tempo reakcji termojądrowych i jasność gwiazdy wzrasta. Resztkowa synteza wodoru w hel przesuwa się coraz bardziej ku powierzchni i gwiazda zaczyna bardzo puchnąć, rozszerzając się do gigantycznych rozmiarów. Ponieważ poza rdzeniem gęstość gwiazdy jest coraz mniejsza, obniża się temperatura jej powierzchni i gwiazda świeci na czerwono. Oto i cała tajemnica czerwonego olbrzyma.