ในทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์วัฏจักรคาร์บอน-ไนโตรเจน-ออกซิเจน ( วัฏจักร CNO ) ซึ่งบางครั้งเรียกว่าวัฏจักร Bethe–Weizsäckerตามชื่อของHans Albrecht BetheและCarl Friedrich von Weizsäckerเป็นหนึ่งในสองชุดของปฏิกิริยาฟิวชัน ที่รู้จักกัน ซึ่งดาวฤกษ์เปลี่ยนไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมอีกชุดหนึ่งคือปฏิกิริยาลูกโซ่โปรตอน-โปรตอน (วัฏจักร p–p) ซึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่าที่ อุณหภูมิแกนกลางของ ดวงอาทิตย์มีสมมติฐานว่าวัฏจักร CNO มีบทบาทสำคัญในดาวฤกษ์ที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ 1.3 เท่า ^{[ 1 ]}

ต่างจากปฏิกิริยาโปรตอน-โปรตอนซึ่งใช้สารตั้งต้นทั้งหมด ปฏิกิริยาวัฏจักร CNO เป็นวัฏจักรเร่งปฏิกิริยาในวัฏจักร CNO โปรตอน สี่ตัว จะรวมตัวกัน โดยใช้ไอโซโทปของคาร์บอนไนโตรเจนและออกซิเจน เป็นตัวเร่ง ปฏิกิริยาซึ่งแต่ละตัวจะถูกใช้ไปในขั้นตอนหนึ่งของวัฏจักร CNO แต่จะถูกสร้างขึ้นใหม่ในขั้นตอนถัดไป ผลิตภัณฑ์สุดท้ายคืออนุภาคอัลฟา หนึ่งตัว ( นิวเคลียส ฮีเลียมที่เสถียร ) โพซิตรอน สองตัว และนิ วตริโนอิเล็กตรอน สองตัว

มีเส้นทางและตัวเร่งปฏิกิริยาทางเลือกต่างๆ มากมายที่เกี่ยวข้องในวัฏจักร CNO แต่ทุกวัฏจักรเหล่านี้มีผลลัพธ์สุทธิเหมือนกัน:

4¹ ₁H + 2 e⁻

→ ⁴ ₂เขา + 2 e⁺ + 2 อี⁻ + 2 ν_อี + 3 γ + 24.7  MeV

→ ⁴ ₂He + 2 ν_อี + 7 γ + 26.7 MeV

โพซิตรอนจะทำลายล้างกับอิเล็กตรอน เกือบจะในทันที ปล่อยพลังงานออกมาในรูปของรังสีแกมมานิวตริโนจะหลุดออกจากดาวฤกษ์พร้อมกับนำพลังงานบางส่วนไปด้วย^{[ 2 ]}นิวเคลียสหนึ่งตัวจะกลายเป็นไอโซโทปของคาร์บอน ไนโตรเจน และออกซิเจนผ่านการเปลี่ยนแปลงหลายอย่างในวัฏจักรที่ซ้ำกัน

ปฏิกิริยาลูกโซ่โปรตอน-โปรตอนจะเด่นชัดกว่าในดาวฤกษ์ที่มีมวลเท่าดวงอาทิตย์หรือน้อยกว่า ความแตกต่างนี้เกิดจากความแตกต่างของการพึ่งพาอุณหภูมิระหว่างปฏิกิริยาทั้งสอง โดยปฏิกิริยาลูกโซ่ pp เริ่มต้นที่อุณหภูมิประมาณ4 × 10 ⁶  K ^{[ 3 ]} (4 เมกะเคลวิน) ทำให้เป็นแหล่งพลังงานหลักในดาวฤกษ์ขนาดเล็ก ห่วงโซ่ CNO ที่รักษาตัวเองจะเริ่มต้นที่ประมาณ15 × 10 ⁶  Kแต่ผลผลิตพลังงานของมันเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วมากเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น^{[ 1 ]}ดังนั้นจึงกลายเป็นแหล่งพลังงานหลักที่ประมาณ17 × 10 ⁶  K . ^{[ 4 ]}

ดวงอาทิตย์มี อุณหภูมิ แกนกลางประมาณ15.7 × 10 ⁶  Kและเพียงเท่านั้น1.7%ของ⁴นิวเคลียส ของฮีเลียมที่เกิดขึ้นในดวงอาทิตย์นั้นเกิดขึ้นในวัฏจักร CNO

กระบวนการCNO-Iได้รับการเสนอโดยอิสระโดยCarl von Weizsäcker ^{[ 5 ] [ 6 ]}และHans Bethe ^{[ 7 ] [ 8 ]}ในช่วงปลายทศวรรษ 1930

รายงานฉบับแรกเกี่ยวกับการตรวจจับนิวตริโนที่ผลิตโดยวัฏจักร CNO ในดวงอาทิตย์จากการทดลองได้รับการตีพิมพ์ในปี 2020 โดย ความร่วมมือ ของ BOREXINOนี่เป็นการยืนยันเชิงทดลองครั้งแรกว่าดวงอาทิตย์มีวัฏจักร CNO ขนาดของวัฏจักรที่เสนอมีความแม่นยำ และ von Weizsäcker และ Bethe ถูกต้อง^{[ 2 ] [ 9 ] [ 10 ]}

ภายใต้สภาวะปกติที่พบในดาวฤกษ์ การเผาไหม้ไฮโดรเจนโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาในวัฏจักร CNO นั้นถูกจำกัดโดยการจับโปรตอนโดยเฉพาะอย่างยิ่ง ระยะเวลาสำหรับการสลายตัวแบบเบตาของนิวเคลียสกัมมันตรังสีที่เกิดขึ้นนั้นเร็วกว่าระยะเวลาสำหรับการเกิดฟิวชัน เนื่องจากระยะเวลาที่ยาวนานดังกล่าว วัฏจักร CNO ที่เย็นจึงเปลี่ยนไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมอย่างช้าๆ ทำให้สามารถให้พลังงานแก่ดาวฤกษ์ที่อยู่ในสภาวะสมดุลสงบได้นานหลายปี

วงจรเร่งปฏิกิริยาแรกที่เสนอสำหรับการเปลี่ยนไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมในตอนแรกเรียกว่าวงจรคาร์บอน-ไนโตรเจน (CN-cycle) หรือเรียกอีกอย่างว่าวงจร Bethe–Weizsäcker เพื่อเป็นเกียรติแก่ผลงานอิสระของCarl Friedrich von Weizsäckerในปี 1937–38 ^{[ 5 ] [ 6 ]}และHans Betheบทความของ Bethe ในปี 1939 เกี่ยวกับวงจร CN ^{[ 7 ] [ 8 ]}อ้างอิงจากบทความก่อนหน้าสามฉบับที่เขียนร่วมกับRobert BacherและMilton Stanley Livingston ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]}ซึ่งต่อมาเป็นที่รู้จักกันอย่างไม่เป็นทางการว่าคัมภีร์ไบเบิลของ Betheถือเป็นงานมาตรฐานในสาขาฟิสิกส์นิวเคลียร์เป็นเวลาหลายปีและเป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้เขาได้รับ รางวัลโนเบลสาขา ฟิสิกส์ในปี 1967 ^{[ 14 ]}การคำนวณดั้งเดิมของ Bethe ชี้ให้เห็นว่าวงจร CN เป็นแหล่งพลังงานหลักของดวงอาทิตย์^{[ 7 ] [ 8 ]}ข้อสรุปนี้เกิดขึ้นจากความเชื่อที่ปัจจุบันทราบกันดีว่าผิดพลาด ว่าความอุดมสมบูรณ์ของไนโตรเจนในดวงอาทิตย์อยู่ที่ประมาณ 10% ในความเป็นจริงแล้วน้อยกว่าครึ่งเปอร์เซ็นต์^{[ 15 ]}วัฏจักร CN ซึ่งตั้งชื่อตามที่ไม่มีไอโซโทปเสถียรของออกซิเจน เกี่ยวข้องกับวัฏจักรการเปลี่ยนแปลงดังต่อไปนี้: ^{[ 15 ]}

¹² ₆C →¹³ ₇เอ็น →¹³ ₆C → ¹⁴ ₇เอ็น → ¹⁵ ₈โอ → ¹⁵ ₇เอ็น → ¹² ₆ซี

วงจรนี้ในปัจจุบันเข้าใจได้ว่าเป็นส่วนแรกของกระบวนการที่ใหญ่กว่า คือ วงจร CNO และปฏิกิริยาหลักในส่วนนี้ของวงจร (CNO-I) คือ: ^{[ 15 ]}

12 6ซี	+	1 1ชม	→	13 7เอ็น	+	γ			+	1.95  MeV
13 7เอ็น			→	13 6ซี	+	อี+	+	νอี	+	1.20 MeV	( ครึ่งชีวิต 9.965 นาที[ 16 ] )
13 6ซี	+	1 1ชม	→	14 7เอ็น	+	γ			+	7.54 เมกะอิเล็กตรอนโวลต์
14 7เอ็น	+	1 1ชม	→	15 8โอ	+	γ			+	7.35 MeV
15 8โอ			→	15 7เอ็น	+	อี+	+	νอี	+	1.73 เมกะอิเล็กตรอนโวลต์	(ครึ่งชีวิต 122.24 วินาที[ 16 ] )
15 7เอ็น	+	1 1ชม	→	12 6ซี	+	4 2เขา			+	4.96 MeV

โดยที่นิวเคลียสคาร์บอน-12 ที่ใช้ในปฏิกิริยาแรกจะถูกสร้างขึ้นใหม่ในปฏิกิริยาสุดท้าย หลังจากที่โพซิตรอนสองตัว (ที่ปล่อยออกมาจากการสลายตัวแบบเบตาพลัส ) ทำ ปฏิกิริยาแอนนิฮิเลชันกับอิเล็กตรอนแวดล้อมสองตัว ทำให้เกิดอนุภาคเพิ่มเติมอีกหนึ่งตัว2.04 MeVพลังงานทั้งหมดที่ปล่อยออกมาในหนึ่งรอบคือ 26.73 MeV ในบางตำรา ผู้เขียนได้รวมพลังงานการทำลายล้างของโพซิตรอนเข้ากับค่า Qสำหรับการสลายตัวของเบตาโดยไม่ถูกต้อง แล้วละเลยพลังงานที่ปล่อยออกมาจากการทำลายล้างในปริมาณที่เท่ากัน ซึ่งอาจนำไปสู่ความสับสน ค่าทั้งหมดคำนวณโดยอ้างอิงจากการประเมินมวลอะตอมปี 2003 ^{[ 17 ]}

ปฏิกิริยาที่จำกัด (ช้าที่สุด) ในวัฏจักร CNO-I คือการจับโปรตอนบน¹⁴ ₇N.ในปี 2549 มีการวัดค่าพลังงานดาวฤกษ์ด้วยวิธีการทดลอง ซึ่งแก้ไขอายุที่คำนวณได้ของกระจุกดาวทรงกลมไปประมาณ 1 พันล้านปี^{[ 18 ]}

นิวตริโนที่ปล่อยออกมาจากการสลายตัวแบบเบตาจะมีช่วงพลังงานที่หลากหลาย เนื่องจากถึงแม้โมเมนตัมจะถูกอนุรักษ์แต่โมเมนตัมสามารถถูกแบ่งปันระหว่างโพซิตรอนและนิวตริโนได้ในทุกรูปแบบ โดยที่ตัวใดตัวหนึ่งถูกปล่อยออกมาในสภาวะหยุดนิ่งและอีกตัวหนึ่งรับพลังงานทั้งหมดไป หรืออาจเป็นอะไรก็ได้ระหว่างนั้น ตราบใดที่พลังงานทั้งหมดจากค่า Q ถูกนำไปใช้ โมเมนตัมรวมที่โพซิตรอนและนิวตริโนได้รับนั้นไม่มากพอที่จะทำให้เกิดการดีดตัวอย่างมีนัยสำคัญของนิวเคลียสลูกสาวที่มีมวลมากกว่า มาก ^{[ a ]}ดังนั้น การมีส่วนร่วมของมันต่อพลังงานจลน์ของผลิตภัณฑ์ สำหรับความแม่นยำของค่าที่ให้ไว้ในที่นี้ จึงสามารถละเลยได้ ดังนั้น นิวตริโนที่ปล่อยออกมาในระหว่างการสลายตัวของไนโตรเจน-13 จึงสามารถมีพลังงานตั้งแต่ศูนย์ถึง1.20 MeVและนิวตริโนที่ปล่อยออกมาในระหว่างการสลายตัวของออกซิเจน-15 สามารถมีพลังงานได้ตั้งแต่ศูนย์จนถึง1.73 MeVโดยเฉลี่ยแล้ว พลังงานทั้งหมดที่ปล่อยออกมาประมาณ 1.7 MeV จะถูกนิวตริโนดึงไปใช้ในแต่ละรอบของวัฏจักร เหลืออยู่ประมาณพลังงาน 25 MeVพร้อมใช้งานสำหรับการสร้างความสว่าง^{[ 19 ]}

ในปฏิกิริยาย่อยที่เกิดขึ้นในแกนกลางของดวงอาทิตย์ประมาณ 0.04% ของเวลา ปฏิกิริยาสุดท้ายเกี่ยวข้องกับ...¹⁵ ₇Nที่แสดงด้านบนไม่ได้ผลิตคาร์บอน-12 และอนุภาคอัลฟา แต่กลับผลิตออกซิเจน-16 และโฟตอน และดำเนินต่อไป

¹⁵ ₇เอ็น  → ¹⁶ ₈โอ  → ¹⁷ ₉เอฟ  → ¹⁷ ₈โอ  → ¹⁴ ₇เอ็น  → ¹⁵ ₈โอ  → ¹⁵ ₇เอ็น

รายละเอียด:

15 7เอ็น	+	1 1ชม	→	16 8โอ	+	γ			+	12.13 เมกะอิเล็กตรอนโวลต์
16 8โอ	+	1 1ชม	→	17 9เอฟ	+	γ			+	0.60 MeV
17 9เอฟ			→	17 8โอ	+	อี+	+	νอี	+	2.76 MeV	(ครึ่งชีวิต 64.49 วินาที)
17 8โอ	+	1 1ชม	→	14 7เอ็น	+	4 2เขา			+	1.19 เมกะอิเล็กตรอนโวลต์
14 7เอ็น	+	1 1ชม	→	15 8โอ	+	γ			+	7.35 MeV
15 8โอ			→	15 7เอ็น	+	อี+	+	νอี	+	2.75 MeV	(ครึ่งชีวิต 122.24 วินาที)

เช่นเดียวกับคาร์บอน ไนโตรเจน และออกซิเจนที่เกี่ยวข้องในสาขาหลักฟลูออรีนที่ผลิตในสาขารองเป็นเพียงผลิตภัณฑ์ขั้นกลางเท่านั้น ในสภาวะสมดุล ฟลูออรีนจะไม่สะสมในดาวฤกษ์

สาขาย่อยนี้มีความสำคัญเฉพาะสำหรับดาวฤกษ์มวลมากเท่านั้น ปฏิกิริยาจะเริ่มต้นเมื่อหนึ่งในปฏิกิริยาใน CNO-II ส่งผลให้เกิดฟลูออรีน-18 และโฟตอนแทนที่จะเป็นไนโตรเจน-14 และอนุภาคอัลฟา และดำเนินต่อไป

¹⁷ ₈โอ →¹⁸ ₉เอฟ →¹⁸ ₈โอ →¹⁵ ₇เอ็น →¹⁶ ₈โอ →¹⁷ ₉เอฟ →¹⁷ ₈โอ

รายละเอียด:

17 8โอ	+	1 1ชม	→	18 9เอฟ	+	γ			+	5.61 MeV
18 9เอฟ			→	18 8โอ	+	อี+	+	νอี	+	1.656 MeV	(ครึ่งชีวิตของ109.771 นาที )
18 8โอ	+	1 1ชม	→	15 7เอ็น	+	4 2เขา			+	3.98 เมกะอิเล็กตรอนโวลต์
15 7เอ็น	+	1 1ชม	→	16 8โอ	+	γ			+	12.13 เมกะอิเล็กตรอนโวลต์
16 8โอ	+	1 1ชม	→	17 9เอฟ	+	γ			+	0.60 MeV
17 9เอฟ			→	17 8โอ	+	อี+	+	νอี	+	2.76 MeV	(ครึ่งชีวิตของ64.49 วินาที )

เช่นเดียวกับ CNO-III สาขานี้ก็มีความสำคัญเฉพาะในดาวฤกษ์มวลมากเท่านั้น ปฏิกิริยาเริ่มต้นขึ้นเมื่อหนึ่งในปฏิกิริยาใน CNO-III ส่งผลให้เกิดฟลูออรีน-19 และโฟตอนแทนที่จะเป็นไนโตรเจน-15 และอนุภาคอัลฟา และดำเนินต่อไป

¹⁸ ₈โอ  → ¹⁹ ₉เอฟ  → ¹⁶ ₈โอ  → ¹⁷ ₉เอฟ  → ¹⁷ ₈โอ  → ¹⁸ ₉เอฟ  → ¹⁸ ₈โอ

รายละเอียด:

18 8โอ	+	1 1ชม	→	19 9เอฟ	+	γ			+	7.994 MeV
19 9เอฟ	+	1 1ชม	→	16 8โอ	+	4 2เขา			+	8.114 เมกะอิเล็กตรอนโวลต์
16 8โอ	+	1 1ชม	→	17 9เอฟ	+	γ			+	0.60 MeV
17 9เอฟ			→	17 8โอ	+	อี+	+	νอี	+	2.76 MeV	(ครึ่งชีวิต 64.49 วินาที)
17 8โอ	+	1 1ชม	→	18 9เอฟ	+	γ			+	5.61 MeV
18 9เอฟ			→	18 8โอ	+	อี+	+	νอี	+	1.656 MeV	(ครึ่งชีวิต 109.771 นาที)

ในบางกรณี¹⁸ ₉Fสามารถรวมตัวกับนิวเคลียสของฮีเลียม ก่อให้เกิด...²¹ ₁₁Naเพื่อเริ่มต้นวงจรนีออน-โซเดียม ซึ่ง: ^{[ 20 ] [ 21 ]}

²¹ ₁₁นา  → ²¹ ₁₀เน  → ²² ₁₁นา  → ²² ₁₀เน  → ²³ ₁₁นา  → ²⁰ ₁₀เน  → ²¹ ₁₁นา

โซเดียม-23 ยังสามารถเปลี่ยนเป็นแมกนีเซียม-24 ได้หลังจากการระดมยิงโปรตอน ซึ่งเป็นการเริ่มต้นวงจรแมกนีเซียม-อะลูมิเนียม โดยที่: ^{[ 22 ]}

²⁴ ₁₂แมกนีเซียม  → ²⁵ ₁₃อัล  → ²⁵ ₁₂แมกนีเซียม  → ²⁶ ₁₃อัล  → ²⁶ ₁₂แมกนีเซียม  → ²⁷ ₁₃อัล  → ²⁴ ₁₂เอ็มจี

ภายใต้สภาวะอุณหภูมิและความดันสูง เช่น สภาวะที่พบในโนวาและการระเบิดรังสีเอ็กซ์อัตราการจับโปรตอนจะสูงกว่าอัตราการสลายตัวแบบเบตา ทำให้การเผาไหม้เกิดขึ้นที่เส้นหยดโปรตอนแนวคิดหลักคือ สารกัมมันตรังสีจะจับโปรตอนก่อนที่มันจะสลายตัวแบบเบตา เปิดเส้นทางการเผาไหม้นิวเคลียร์ใหม่ที่ไม่สามารถเข้าถึงได้ในสภาวะปกติ เนื่องจากอุณหภูมิที่สูงขึ้น วงจรเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้จึงมักเรียกว่าวงจร CNO ร้อน และเนื่องจากช่วงเวลาถูกจำกัดด้วยการสลายตัวแบบเบตาแทนที่จะเป็นการจับโปรตอนจึงเรียกอีกอย่างว่าวงจร CNO ที่จำกัดด้วยเบตา

ความแตกต่างระหว่างวัฏจักร CNO-I และวัฏจักร HCNO-I คือ¹³ ₇Nจับโปรตอนแทนที่จะสลายตัว ทำให้เกิดลำดับทั้งหมด

¹² ₆C →¹³ ₇เอ็น →¹⁴ ₈โอ →¹⁴ ₇เอ็น →¹⁵ ₈โอ →¹⁵ ₇เอ็น →¹² ₆ซี

รายละเอียด:

12 6ซี	+	1 1ชม	→	13 7เอ็น	+	γ			+	1.95  MeV
13 7เอ็น	+	1 1ชม	→	14 8โอ	+	γ			+	4.63 เมกะอิเล็กตรอนโวลต์
14 8โอ			→	14 7เอ็น	+	อี+	+	νอี	+	5.14 MeV	( ครึ่งชีวิต 70.641 วินาที)
14 7เอ็น	+	1 1ชม	→	15 8โอ	+	γ			+	7.35 MeV
15 8โอ			→	15 7เอ็น	+	อี+	+	νอี	+	2.75 MeV	(ครึ่งชีวิต 122.24 วินาที)
15 7เอ็น	+	1 1ชม	→	12 6ซี	+	4 2เขา			+	4.96 MeV

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างวัฏจักร CNO-II และวัฏจักร HCNO-II คือ¹⁷ ₉Fจับโปรตอนแทนที่จะสลายตัว และนีออนจะถูกผลิตขึ้นในปฏิกิริยาถัดไปบน¹⁸ ₉Fซึ่งนำไปสู่ลำดับทั้งหมด

¹⁵ ₇เอ็น →¹⁶ ₈โอ →¹⁷ ₉เอฟ →¹⁸ ₁₀เน →¹⁸ ₉เอฟ →¹⁵ ₈โอ →¹⁵ ₇เอ็น

รายละเอียด:

15 7เอ็น	+	1 1ชม	→	16 8โอ	+	γ			+	12.13 เมกะอิเล็กตรอนโวลต์
16 8โอ	+	1 1ชม	→	17 9เอฟ	+	γ			+	0.60 MeV
17 9เอฟ	+	1 1ชม	→	18 10เน	+	γ			+	3.92 เมกะอิเล็กตรอนโวลต์
18 10เน			→	18 9เอฟ	+	อี+	+	νอี	+	4.44 เมกะอิเล็กตรอนโวลต์	(ครึ่งชีวิต 1.672 วินาที)
18 9เอฟ	+	1 1ชม	→	15 8โอ	+	4 2เขา			+	2.88 เมกะอิเล็กตรอนโวลต์
15 8โอ			→	15 7เอ็น	+	อี+	+	νอี	+	2.75 MeV	(ครึ่งชีวิต 122.24 วินาที)

ทางเลือกอื่นนอกเหนือจากวัฏจักร HCNO-II คือ¹⁸ ₉Fจับโปรตอนที่เคลื่อนที่ไปยังมวลที่สูงขึ้นและใช้กลไกการผลิตฮีเลียมแบบเดียวกับวัฏจักร CNO-IV

¹⁸ ₉เอฟ →¹⁹ ₁₀เน →¹⁹ ₉เอฟ →¹⁶ ₈โอ →¹⁷ ₉เอฟ →¹⁸ ₁₀เน →¹⁸ ₉เอฟ

รายละเอียด:

18 9เอฟ	+	1 1ชม	→	19 10เน	+	γ			+	6.41 เมกะอิเล็กตรอนโวลต์
19 10เน			→	19 9เอฟ	+	อี+	+	νอี	+	3.32 เมกะอิเล็กตรอนโวลต์	(ครึ่งชีวิต 17.22 วินาที)
19 9เอฟ	+	1 1ชม	→	16 8โอ	+	4 2เขา			+	8.11 เมกะอิเล็กตรอนโวลต์
16 8โอ	+	1 1ชม	→	17 9เอฟ	+	γ			+	0.60 MeV
17 9เอฟ	+	1 1ชม	→	18 10เน	+	γ			+	3.92 เมกะอิเล็กตรอนโวลต์
18 10เน			→	18 9เอฟ	+	อี+	+	νอี	+	4.44 เมกะอิเล็กตรอนโวลต์	(ครึ่งชีวิต 1.672 วินาที)

แม้ว่าจำนวนนิวเคลียส "ตัวเร่งปฏิกิริยา" ทั้งหมดจะคงที่ในวัฏจักร แต่ในวิวัฒนาการของดาวฤกษ์สัดส่วนสัมพัทธ์ของนิวเคลียสจะเปลี่ยนแปลงไป เมื่อวัฏจักรดำเนินไปจนถึงสมดุล อัตราส่วนของนิวเคลียสคาร์บอน-12/คาร์บอน-13 จะถูกผลักดันไปที่ 3.5 และไนโตรเจน-14 จะกลายเป็นนิวเคลียสที่มีจำนวนมากที่สุด โดยไม่คำนึงถึงองค์ประกอบเริ่มต้น ในระหว่างวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ การผสมแบบพาความร้อนจะเคลื่อนย้ายวัสดุที่วัฏจักร CNO ทำงานอยู่ภายใน จากภายในดาวฤกษ์ไปยังพื้นผิว ทำให้องค์ประกอบของดาวฤกษ์ที่สังเกตได้เปลี่ยนแปลงไป มีการสังเกตว่าดาว ยักษ์แดงมีอัตราส่วนคาร์บอน-12/คาร์บอน-13 และคาร์บอน-12/ไนโตรเจน-14 ต่ำกว่า ดาวฤกษ์ ในลำดับหลักซึ่งถือเป็นหลักฐานที่น่าเชื่อถือสำหรับการทำงานของวัฏจักร CNO ^{[ 23 ]}

• ฟิวชั่นอะนิวโทรนิก
• ปฏิกิริยาฟิวชั่นเย็น
• พลังงานฟิวชั่น
• ฟิวชั่นนิวเคลียร์
• โซ่โปรตอน-โปรตอนดังที่พบในดาวฤกษ์เช่นดวงอาทิตย์
• การสังเคราะห์นิวเคลียสในดาวฤกษ์หัวข้อทั้งหมดนี้
• กระบวนการทริปเปิลอัลฟาทำอย่างไร¹²Cเกิดจากนิวเคลียสที่เบากว่า

• Bethe, HA (1939). "การผลิตพลังงานในดาวฤกษ์" . Physical Review . 55 (5): 434– 56. Bibcode : 1939PhRv...55..434B . doi : 10.1103/PhysRev.55.434 . PMID  17835673 .
• Iben, I. (1967). "วิวัฒนาการของดาวฤกษ์ภายในและนอกลำดับหลัก". วารสารดาราศาสตร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์ประจำปี 5 : 571– 626.รหัสบรรณานุกรม : 1967ARA&A...5..571I . doi : 10.1146/annurev.aa.05.090167.003035 .