地球上的碳，無論是昂貴的鉆石、柔軟的石墨、廉價的煤炭還是組成你我以及所有生命的碳元素，它們都比太陽更悠久。碳誕生于太陽之前的古老恒星，然后隨著某一次超新星爆發擴散到整個太陽系。
石墨與鉆石，它們都是碳的同素異形體
碳誕生于恒星內部。當一團氫氣和氦氣開始聚集為恒星時，它是沒有碳的。恒星內最開始進行的是被稱為質子-質子鏈反應的核聚變過程，在這個過程中，氫的原子核被相互擠壓到一起，經過一系列的核聚變反應，最終融合成為氦。如果溫度和壓力達不到進一步聚變的條件，氦不會繼續發生聚變反應，因為氦原子核里的粒子數量更多，要想克服核與核之間因相同電荷所產生的靜電排斥力（庫侖勢壘）需要更大的能量。
核聚變需要克服原子核間的靜電排斥力
如果恒星不夠大，比較我們的太陽，當它核心內的氫全部耗盡。在氫轉化為氦后，核聚變會停止，熱量會停止釋放，恒星內外巨大的壓力差會使得外部氣體急劇坍縮，促使太陽核心的氦被強烈壓縮，溫度上升到10?K，發生熱失控，這就是“氦閃”，電影《流浪地球》就是基于這個事件構建的故事。
三重α過程產生碳
氦閃會在太陽內部產生大量的碳，這個過程被稱為恒星中的“三重α過程”。在幾分鐘的時間內，占恒星質量40%的α粒子（氦-4的核）先是被融合為鈹-8，緊接著鈹又與另一些α粒子聚合為碳-12。由于這個過程極其短促，太陽爆發出的光芒會瞬間照亮整個銀河系，之后的太陽歸于沉寂，最終變成一顆白矮星。
白矮星中心聚集了大量碳，如果條件合適，這些碳會被擠壓在一起，并在冷卻后形成一顆極其巨大的鉆石內核。天文學家們認為距離地球大約50光年一顆名為“露西”的編號為BPM 37093的白矮星內部有一個質量超過5×102?千克的鉆石內核。要知道地球的質量僅有5.965×102?千克，這顆大鉆石比地球要重近10000倍！
“露西”的巨鉆
如果恒星足夠大，在它的內部可以比較容易生成碳。這是因為更大的恒星內部有更大的壓力和更高的溫度，它可以很容易地克服氦原子核的庫倫勢壘，不需要發生氦閃就能產生“三重α過程”，進而將氦-4融合為碳-12。
在大質量恒星中，有一個被稱為“CNO循環”的過程。這是在碳-氮-氧三種元素間融合反應的催化循環過程，它在大質量恒星內部聚變反應中占主導地位，如果太陽的質量比現在大30%，太陽內部也能形成“CNO循環”。
CNO循環
恒星內部CNO循環有許多種方式，總體上是質子不斷地推動碳-氮-氧三種元素同位素之間的相互轉換，在此過程中釋放大量的熱、伽馬光子和中微子，最終形成氦。與此同時，CNO循環也將恒星中碳-12與碳-13核的比率推動到3.5:1。
在大質量恒星內部，碳往往并不是最終的產物，它有很多的機會聚變形成更重的元素，這個過程被稱為“碳燃燒”。請注意，這里的燃燒并不是指碳在地球表面與氧氣反應生成一氧化碳或二氧化碳的氧化過程，而是在恒星內部的聚變過程。
在大質量恒星中，碳燃燒產生更重的元素
碳在恒星內部經常會發生以下的聚變反應：
12C + 12C → 2?Ne + ?He + 4.617MeV
12C + 12C → 23Na + 1H + 2.241MeV
12C + 12C → 23Mg + 1n - 2.599MeV
或者：
12C + 12C → 2?Mg + γ + 13.933MeV
12C + 12C → 1?O + 2 ?He - 0.113MeV
由上面的聚變反應過程我們可以看出，碳燃燒的最終結果主要是氧、氖、鈉和鎂的混合物，恒星中的這些物質的產生有碳的功勞。
碳誕生于恒星內部，它是怎么來到地球上的？這需要談一談碳爆炸和碳閃。
前面我們提到了白矮星“露西”，它的中心有一顆巨大的鉆石，事實上，大部分的白矮星主要都是由碳和氧構成的，它們是中低質量恒星（比如我們的太陽）的殘余。有一些白矮星慢慢冷卻，最終變為黑矮星，另一些則有可能在冷卻之前就與附近的恒星或白矮星相互吸引發生兼并。
恒星兼并
當白矮星與其它恒星或白矮星兼并時，迅速增加的質量突破錢德拉塞卡極限（超過1.4倍太陽質量）時，將導致白矮星內部的碳瞬間發生聚變反應，這個失控的熱核過程直接促使新恒星的碳內核劇烈膨脹并發生爆炸，這種碳爆炸也被稱為Ia型超新星爆發。超新星爆發所產生的沖擊波會將包括大量碳在內的各種物質以20000km/s（光速的6%）的速度拋向太空。
超新星爆發
在太陽質量8~11倍大小范圍內的恒星中，碳-氧核心處于退化狀態，這時候恒星容易發生“碳閃”。僅僅幾毫秒的時間，恒星內核的碳層被點燃并發生爆炸，強烈的恒星風吹散外圍所有物質，也包括大量沒有參與反應的碳，形成一個行星狀星云的殼，恒星殘骸中心只留下一個大約1.1倍太陽質量的O-Ne-Na-Mg白矮星核心。
我們的太陽系誕生于前一次超新星爆發所形成的星云，因此在包括地球在內的太陽系中，廣泛分布著豐富的碳元素以及碳的各種化合物。碳是宇宙中繼氫、氦和氧之后第四豐富的元素，這與碳在恒星中誕生的方式有密切的關系。
