بعد استنفاد الهيدروجين في نواة النجم يبدأ اندماج الهيليوم لإنتاج عناصر أثقل مثل الكربون والأكسجين، وهو ما يميز المراحل المتقدمة من تطور النجوم متوسطة الكتلة والنجوم الضخمة.

يحافظ النجم متوسط الكتلة، مثل الشمس، على استقراره بفضل توازن دقيق بين ضغط الطاقة الناتجة عن الاندماج النووي الذي يدفع المادة إلى الخارج، وقوة الجاذبية التي تسحبها إلى الداخل.

الكتلة النجمية هي كتلة النجم معبَّرًا عنها عادةً بوحدة الكتلة الشمسية M☉، وتحدد تطور النجم ومساره التطوري؛ فالنجوم ذات الكتلة المنخفضة جدًا لا تدخل مرحلة العملاق المقارب وتصبح أقزامًا بيضاء، والنجوم المتوسطة تنصهر فيها الهيليوم، والنجوم الكبيرة قد تنتهي كمستعر أعظم أو كثقب أسود كتلي النجوم.

تقانات الهيدروجين تجمع طرق إنتاج واستخدام غاز الهيدروجين كوقود ووسيط لتخزين الطاقة، تشمل تطبيقاته الصناعية في إنتاج الأمونيا وتنقية النفط وتوليد الطاقة، وتضم تقانات خلايا الوقود بأنواعها ووسائل التخزين مضغوطةً أو سائلاً أو في خزانات؛ وبعضها محايد كربونيًا ويعزز اقتصاد هيدروجين مستدام.

دورة الكربون والنيتروجين والأكسجين سلسلة تفاعلات اندماج نووي تحول الهيدروجين إلى هيليوم داخل النجوم، وتكون أكثر أهمية في النجوم الأثقل من الشمس. تعمل ذرات الكربون والنيتروجين والأكسجين في هذه الدورة كعوامل وسيطة يعاد توليدها في نهاية السلسلة، بينما تنتج الطاقة من اتحاد نوى الهيدروجين. تعد الدورة إحدى الطريقتين الرئيسيتين لإنتاج الطاقة النجمية، إلى جانب سلسلة البروتون-بروتون الأكثر غلبة في النجوم الشبيهة بالشمس والأصغر منها.