Keď v strede hviezdy už niet vodíka, jej jadro sa scvrkáva a stáva sa ešte horúcejšie. Hviezda sa začne zväčšovať a jej farba sa mení na červenú. Jej priemer dosahuje 10- až 100-násobok priemeru dnešného Slnka. V strede sa spúšťajú nové jadrové reakcie: hélium sa mení na uhlík. Potom už koniec života závisí len od jej hmotnosti.

Biely trpaslíci
Hviezdy, ktorých hmotnosť neprevyšuje 1,4- násobok Slnka, sú spočiatku veľmi nestále: ich svietivosť sa mení dosť nepravidelne. Vystreľujú do kozmického priestoru svoje vonkajšie vrstvy (novy). Tieto vrstvy vytvárajú okolo hviezdy veľkú plynnú guľu, planetárnu hmlovinu. Keď sa všetko hélium prítomné v jadre premení na uhlík, hviezda sa znovu scvrkne, ale už nie je dosť horúca na to, aby sa mohli znovu zapáliť jadrové reakcie. Stáva sa bielym trpaslíkom. Táto hviezda sa už len ochladzuje, jej svietivosť pomaly klesá a hviezda zomiera. Za mnoho miliárd rokov sa z nej stane čierny trpaslík, priveľmi chladný na to, aby zažiaril.
Boli to však práve biely trpaslíci, ktorí prinútili astronómov uvažovať o záverečných etapách hviezdneho vývoja a ktorí fyzikom po prvýkrát predviedli, že hmota vo vesmíre sa často nachádza v stavoch, ktoré sa líšia od toho, čo sa dá uskutočniť v laboratóriu.
Prvý biely trpaslík bol objavený už v 19. storočí ako slabo žiariaci sprievodca najjasnejšej hviezdy našej oblohy Síria. Astrofyzikálne výskumy neskôr preukázali, že je to hviezda zhruba rovnako hmotná ako Slnko, jej polomer má však len 5400 km – nedosahuje teda ani veľkosť Zeme. Keby sme si tohto bieleho trpaslíka preniesli namiesto Slnka, zahynuli by sme zimou, lebo by nám dodával 360krát menej svetla a tepla. Týmto neobvyklým parametrom pre hviezdu zodpovedá i neobvyklá hustota – kubický meter má hmotnosť cez 3000 ton.
Takáto hustota je fyzikálne možná, biely trpaslíci sú tvorení degenerovaným elektrónovým plynom. Podstatou degenerovaného elektrónového plynu je riadne usporiadanie atómových jadier do kubickej mreže, takže celý objem bieleho trpaslíka možno považovať za jediný obrovský kryštál, v ktorom neplechu robia len voľné elektróny.