Tout commence dans un immense nuage de gaz appelé nébuleuse, constitué majoritairement d' hydrogène. Si les conditions du millieu sont favorables, les noyaux d' hydrogène, ou protons, peuvent commencer a fusionner. La fusion nucléaire n'est en effet possible qu' à forte température, les protons se repoussant car tout deux porteur de charge positive. La première fusion entraîne une forte libération d'energie sous forme thermique principalement, permettant une deuxième fusion. Ce sont les phénomènes de réaction en chaîne qui permettent l'agglomération de noyaux H+. Lorsque leur masse devient assez importante, la température s'élève encore considérablement. Il nait une protoétoile qui émet pour la première fois sa propre lumière. L'étoile fusionne ses noyaux d' hydrogène en deutérium, en tritium et enfin en hélium quatre fois plus lourd jusqu'à la fin de sa vie; puis plus tard en éléments plus complexe comme le carbone, l'oxygène, l'azote...à l'origine de la vie. Suivant la quantité d'hydrogène accumulé, l'étoile vivra plus ou moins longtemps, sera plus ou moins chaude...Lorsque l'astre a consommé tout ses noyaux H+, la température chute d'un seul coup, les autres types de fusion (différents de H+) étant nettement moins énergétiques. Le coeur de l'étoile enfle alors sous l'effet de la pression emmagasinée jusqu'à atteindre les couches externes. Cette force s'oppose à la gravité qui tend à contracter l'étoile. Son volume augmente quand la force de pression est supérieure; elle devient une géante rouge. A ce stade, quatre évolutions sont possibles suivant l'intensité de ces deux forces.

nébuleuse gazeuse	protoétoile

La force la plus importante est celle de la pression régnant à l'intérieur de la géante rouge. Il se produit alors une spectaculaire explosion caractéristique; l'étoile devient alors une nova ou supernova, créant une onde de choc s'étalant sur plusieurs années lumière. Les supernovae sont souvent d'une telle puissance qu'elles restent plus brillantes qu'une galaxie pendant des années. Ces évenements sont utilisés en astrophysique comme des étalons pour les mesures de distances. La majorité des étoiles comme le Soleil donne des supernovae. Les ondes de chocs permettent de nouveau l'accumulation de particules pour former une nouvelle nébuleuse.

Après avoir dispersée ses couches externes dans l'espace il peut rester un résidu d'étoile; une naine blanche, objets très petit (le diamètre terrestre) .Il se forme ce type d'astre lorsqu'à la suite de la chute de température la gravité a prit le dessus par rapport a la pression. L'étoile se comprime de plus en plus jusqu'à ce qu'on atteigne la barrière des électrons. Ceux ci s'opposent en effet au mouvement car leur distance au noyau doit être conservée. Autrement, les électrons dégagent une formidable pression qui interrompt une nouvelle fois l'effet de la gravité. A ce stade, toute évolution est impossible, les naines blanches sont des objets éternels. Il peut s'en former après une explosion en supernova si toutefois la masse initiale de l'étoile était suffisament importante.

Seules les étoiles de deux à trois masses solaires donnent un pulsar, objet très dense, constitué essentiellement de neutrons et tournant généralement à des fréquences élevées de l'ordre de 300 tours/seconde en émettant de puissantes ondes radio. En effet, la barrière des électrons ne suffit pas à freiner la gravité : les électrons s'effondrent sur le noyau et fusionnent avec les protons pour donner des neutrons. Ceux ci sont alors excités à leur tour et l'énergie libérée suffit à stopper l'effet de la gravité.

Ce trou noir est identifié par l'important disque d'accretion qu'il génère.

Lorsque des étoiles de plus de trois masses solaires (env 6.0e30kg) parviennent au stade de géante rouge, la force de gravité est telle que l'étoile s'effondre sur elle-même. Les forces de pression ne seront jamais plus importantes que la gravité. Au niveau subatomique, les électrons dépassent le premier niveau d'énergie jusqu'à atteindre le noyau (comme pour le pulsar);mais les neutrons ne parviennent pas non plus a arrêter le mouvement de contraction due au poids des couches extérieures de l'astre. En quelques minutes, l'étoile disparaît laissant un trou noir dans l'espace, masse hyperdense de quelques kilomètres. La matière y est contenue dans un état physique encore inconnu a ce jour ; considéré comme une soupe de particules sans espace séparant les unes des autres, et donc sans structure atomique. Un trou noir absorbe toute matière environnante de même que la lumière car la vitesse de libération à sa surface dépasse 300 000 km/s. Il est donc absolument invisible, occultant le ciel se trouvant derrière lui. Certains trous noirs se devinent par la présence d'un immense disque d'accrétion formé par la matière susceptible d'être engloutie. Il est même possible que certaines galaxies comme la notre abritent un de ces objets en leur cœur.

Du point de vue relativiste, un trou noir est si dense et l'espace forme une dépression si importante que l'astre forme un puit gravitationnel bien sûr, mais un puit sans fond. Le temps lui, s'écoule plus lentement suivant que l'on se rapproche de l'horizon, et reste figé a jamais à l'intérieur. Par exemple, une particule s'approcherait de cet astre avec un mouvement uniformément accéléré pour atteindre une vitesse proche de celle de la lumière. La partie inférieure de la particule serait plus fortement attirée et elle commencerait à s'étendre pour former un mince filet (contraction des longueurs ) . De plus, la durée de vie de cette particule augmenterait sensiblement du fait de la dilatation du temps. Finalement, la masse de notre particule augmenterait aussi jusqu'à devenir infinie à la vitesse de la lumière.

Mais les trous noirs reste pourtant des objets théoriques issus de la théorie de la relativité. Néanmoins, malgrès leur abscence dans le domaine visible, il sont depuis peu détectés grâce au puissant rayonnement gamma qu'ils émettent et qui leur est caractéristique.

Personne ne sait à ce jour ce qui se passe au delà de l'horizon d'un trou noir, cette limite où subsiste encore la matière. Nombreuses théories ont été élaborées, nottament sur le fait que ce puit gravitationnel pouvait déboucher sur une partie très éloignée de notre Univers ou sur un autre Univers, on parle de trous de vers (wormholes). Einstein a travaillé sur ce phénomène qui fut baptisé "pont Einstein-Rosen-Podolsky" du nom des trois chercheurs auteur de la théorie.