Üçlü-alfa işlemi, yıldızların, hidrojen yakıtlarını tükettikleri zaman, helyum çekirdeğini karbon ve oksijen çekirdeğine bağlayan yollardır. Üçlü alfa işleminin başlatılması, 100.000.000 K'dan daha uzun süren sıcaklıklar ve yeterli bir helyum yoğunluğu gerektirir. Bu, bir yıldızın çekirdeğinde hidrojen yanmasından önemli miktarda helyum "kül" birikmeye başladığında olur. Helyumun gidecek hiçbir yeri yoktur ve kendi enerjisini üretmez, bu yüzden çekirdek içinde toplanır ve büzülür. Kasılma, ısıyı ve basıncı çok arttırır. 100 megaKelvin'de, helyum yakma olarak da bilinen üçlü alfa işlemi başlar.
Üçlü alfa işlemi ismini alır çünkü süreç üç alfa parçacığının birleşmesidir. Bir alfa parçacığı iki protondur ve birbirine bağlanmış iki nötrondur; bu bir helyum çekirdeği ile aynı şeydir. Yıldız çekirdeğindeki muazzam baskılar altında, iki helyum çekirdeği bir berilyum çekirdeği içerisine birleştirilerek işlem sırasında bir gama ışını serbest bırakılabilir. Berilyum çekirdeği dengesizdir, 2.6 × 10 - 16 saniye içinde helyum çekirdeğine geri çöker. Ancak, eğer yeterince berilyum çekirdeği sürekli yaratılıyorsa, sonunda bir başka enerjik helyum çekirdeği ile birleşecek ve toplam altı proton ve altı nötronlu bir çekirdek karbon oluşturacaktır.
Üçlü alfa işlemi, tüm düşük ila orta kütleli yıldızlarda (0.6-10 güneş kütlesi) yaşamlarının geç dönemlerinde gerçekleşir. Bir helyum çekirdeğinin etrafındaki sıkıştırılmış bir kabukta geleneksel hidrojen yakma özelliğine sahip olan Kırmızı Dev aşamasından sonra, çekirdek çökmekte ve helyum yakmaya başlayarak, yıldızı yıldız parlaklığını spektral tip ile karşılaştıran Hertzsprung-Russell diyagramının Asimptotik dev koluna doğru başlatmaktadır. .
Üçlü-alfa reaksiyonunun hızı, çekirdeğin sıcaklığına büyük ölçüde bağlıdır - reaksiyon hızı, 30. güce kadar sıcaklığın ürünü ve yoğunluk karesidir. Küçük yıldızlarda, helyum çekirdeği o kadar yoğunlaşır ki, sıcaklıktaki artış, hacimdeki artışa karşılık gelmeyen, yozlaşmış bir madde haline gelir. Bu, çekirdekteki helyumun% 60-80'inin dakikalar içinde yakıldığı, helyum flaşı olarak adlandırılan kaçak üçlü alfa reaksiyonuna yol açabilir. Daha büyük yıldızlar için, helyum karbon çekirdeğinin dışındaki bir kabuk üzerinde birleşmeye başlar ve dejenere olmuş maddeye ulaşmasını önler. Bu daha büyük yıldızlarda, sonunda karbon yanması başlar.
