Після "Вигорання" термоядерного палива в зірці, маса якої порівнянна з масою Сонця, в центральній її частині (ядро) щільність речовини ставати настільки високою, що властивості газу кардинально змінюються. Подібний газ називається виродженим, а зірки з нього складаються - виродженими зірками.
Після утворення виродженого ядра термоядерний горіння триває в джерелі навколо нього, має форму кульового шару. При цьому зірка перетворюється в червоного гіганта. Оболонка таких зірок досягає коллосальнейший розмірів - в сотні радіусів Сонця - і за час порядку 10-100 тисяч років розсіюється в простір. Скинута оболонка іноді видно як планетарна туманність. Залишилося гаряче ядро ​​поступово остигає і перетворюється на білого карлика, в якому силам гравітації протистоїть тиск виродженого електронного газу, забезпечуючи тим самим стійкість зірки. При масі близько сонячної радіус білого карлика становить лише кілька тисяч кілометрів. Середня щільність речовини в ньому часто перевищує 109 кг/м3 (тонна на кубічний сантиметр).
Вдалося оцінити просторову щільність білих карликів: виявляється, у сфері з радіусом в 30 світлових років повинне знаходитися близько 100 таких зірок. Виникає питання: чи всі зірки стають білими карликами в кінці свого еволюційного шляху? Якщо ні, то яка частина зірок переходить в стадію білого карлика? Найважливіший крок у вирішенні проблеми був зроблений, коли астрономи нанесли положення центральних зірок планетарних туманностей на діаграму температура - світність. Щоб розібратися у властивостях зірок, розташованих в центрі планетарних туманностей, розглянемо ці небесні тіла. На фотографіях планетарна туманність виглядає як протяжна маса газів еліпсоїдної форми зі слабкою, але гарячої зіркою в центрі. Насправді ця маса являє собою складну турбулентну, концентричну оболонку, яка розширюється зі швидкостями 15-50 км/с. Хоча ці утворення виглядають як кільця, на ділі вони є оболонками та швидкість турбулентного руху газу в них досягає приблизно 120 км/с. Виявилося, що діаметри декількох планетарних туманностей, до яких вдалося виміряти відстань, складають порядку 1 світлового року, або близько 10 трильйонів кілометрів.
Розширюючись із зазначеними вище швидкостями, газ в оболонках стає дуже розрядженим і не може порушуватися, а отже, його не можна побачити через 100 000 років. Багато планетарні туманності, спостережувані нами сьогодні, народилися в останні 50 000 років, а типовий їх вік близький до 20 000 років. Центральні зірки таких туманностей - найбільш гарячі об'єкти серед відомих у природі. Температура їх поверхні змінюється від 50 000 до 1млн. К. Через надзвичайно високих температур велика частина випромінювання зірки доводиться на далеку ультрафіолетову область електромагнітного спектру.
Це ультрафіолетове випромінювання поглинається, перетвориться і перевипромінює газом оболонки у видимій області спектра, що і дозволяє нам спостерігати оболонку. Це означає, що оболонки значно яскравіше, ніж центральні зірки, - які насправді є джерелом енергії, - тому що величезна кількість випромінювання зірки доводиться на невидиму частину спектру. З аналізу характеристик центральних зірок планетарних туманностей випливає, що типове значення їх маси укладено в інтервалі 0,6-1 маса Сонця. А для синтезу важких елементів в надрах зірки необхідні великі маси. Кількість водню в цих зірках незначно. Проте газові оболонки багаті воднем і гелієм.
Деякі астрономи вважають, що 50-95 - всіх білих карликів виникли не з планетарних туманностей. Таким чином, хоча частина білих карликів цілком пов'язана з планетарними туманностями, принаймні половина або більше з них відбулися від нормальних зірок головної послідовності, не проходять через стадію планетарної туманності. Повна картина утворення білих карликів туманна і невизначена. Відсутній так багато деталей, що в кращому випадку опис еволюційного процесу можна будувати лише шляхом логічних умовиводів. І тим Проте загальний висновок такий: багато зірок втрачають частину речовини на шляху до свого фіналу, подібного стадії білого карлика, і потім ховаються на небесних "Цвинтарях" у вигляді чорних, невидимих ​​карликів. Якщо маса зірки приблизно вдвічі перевищує масу Сонця, то такі зірки на останніх етапах своєї еволюції втрачають стійкість. Такі зірки можуть вибухнути як наднові, а потім стиснутися до розмірів куль радіусом кілька кілометрів, тобто перетворитися на нейтронні зірки.
Ядерні реакції усередині білого карлика не йдуть. А свічення відбувається за рахунок повільного остигання. Основний запас теплової енергії білого карлика міститься в коливальних рухах іонів, які при температурі нижче 15 тис. кельвінів утворюють кристалічну решітку. Образно кажучи, білі карлики - це гігантські гарячі кристали. Поступово температура поверхні білого карлика зменшується і зірка перестає бути білою (за кольором) - це скоріше вже бурий або коричневий карлик. Маса білих карликів не може перевищувати деякого значення - Це так званий межа Чандрасекара (по імені американського астрофізика, індійця за походженням, Субрахманьяна Чандрасекара), він дорівнює приблизно 1,4 маси Сонця. Якщо маса зірки більше, тиск вироджених електронів не може протистояти силам гравітації і за лічені секунди відбувається катастрофічне стиск білого карлика - колапс. В ході колапсу щільність різко зростає, протони об'єднуються з виродженими електронами і утворюють нейтрони (це називається нейтронізаціей речовини), а звільняється гравітаційну енергію забирають в основному нейтрино. Чим же закінчується цей процес? За сучасними уявленнями, колапс може або зупинитися при досягненні густин порядку 1017 кг/м3, коли нейтрони самі стають виродженими, - і тоді утворюється нейтронна зірка; або виділяється енергія повністю руйнує білий карлик - і колапс по суті справи перетворюється у вибух.
