A razão pela qual as estrelas aumentam de tamanho após exaurirem seus núcleos de hidrogênio é que as estrelas começam a fundir hélio, de acordo com a Universidade de Michigan. O hélio libera mais energia durante a fusão do que o hidrogênio libera durante o processo. A quantidade de energia produzida pelo hélio é maior do que a necessária para evitar o colapso gravitacional, que faz com que a estrela aumente muito de tamanho.
De acordo com a Agência Espacial e Aeronáutica Nacional, todas as estrelas eventualmente entram em colapso após esgotar seu combustível. As estrelas pequenas tornam-se anãs brancas, enquanto as estrelas maiores terminam suas vidas ao se transformarem em buracos negros. Estrelas de massa intermediária tornam-se objetos muito densos chamados estrelas de nêutrons.
De acordo com a Universidade de Harvard, durante o processo de se tornar uma gigante vermelha, as camadas externas da estrela aumentam muito de tamanho, enquanto o núcleo se contrai. Além disso, quando a estrela se expande tanto, sua superfície esfria consideravelmente. De acordo com Harvard, os gigantes vermelhos aumentam até 70 vezes de tamanho antes que o hidrogênio se esgote.
O sol da Terra está destinado a se tornar uma gigante vermelha eventualmente. De acordo com a Universidade de Michigan, o diâmetro do Sol é atualmente cerca de 1/100 de uma unidade astronômica. Quando o sol se torna uma gigante vermelha, seu diâmetro com certeza aumentará para mais de uma unidade astronômica.
