Najdlhšou periódou aktívneho života je "spaľovanie" vodíka na hélium v centrálnej časti, pričom je hviezda v stave hydrodynamickej a tepelnej rovnováhy. Po "vyhorení" vodíka v centrálnej časti sa jadro hviezdy stlačí, zatiaľ čo vonkajšia vrstva expanduje následkom presunu termonukleárnej reakcie pod obálku. Polomer hviezdy tým silne vzrastie a teplota povrchových vrstiev klesne - hviezda sa stala červeným obrom. Pre dostatočne hmotné hviezdy (M>=Mo, Mo je hmotnosť Slnka) sa teplota zvýši natoľko, že hélium, ktoré bolo popolom pri spaľovaní vodíka, sa stáva palivom. Teplota hviezdy rýchlo rastie spolu zo žiarivosťou. Ako vedľajší produkt vzniká tentoraz uhlík. Po vyhorení hélia sa jadro gravitáciou znovu stláča, až prudkým nárastom teploty začne horieť aj uhlík, ktorý sa zlučuje s časticami a vznikajú stále ťažšie prvky - kyslík, neón, cez vápnik až po chróm, železo či nikel. Postupnosť všetkých termonukleárnych reakcií je taktiež doprevádzaná zmršťovaním jadra a rozpínaním povrchu.
Pri tvorbe ťažkých prvkov je množstvo uvoľnenej energie omnoho menšie ako pri premene vodíka na hélium, a tak sa hviezda dostáva do vážnej situácie, pretože jej ubúda síl. Nakoniec v jej vnútri lomcuje teplota 3 miliardy kelvinov, v jadre vzniká železo a ďalej to už nejde - hviezda nemá dosť prostriedkov na to, aby začalo "horieť" železo. Vnútorná štruktúra v týchto štádiách je už značne zložitá. Objavujú sa "zabudnuté" zdroje energie vo sférických slojoch, kde sa zapaľujú rôzne jadrové reakcie ostávajúcej energie. Zároveň sa začnú prejavovať rôzne nestability. Hviezda pulzuje (mení jas a teplotu), odvrhuje vonkajšie vrstvy látky, alebo dokonca vybuchuje ako nova (svoju jasnosť zvýši tisícnásobne), alebo supernova (zjasnenie viac ako desaťmiliónkrát, pri výbuchu supernovy je hviezda prakticky zničená a rozptýli sa v priestore ako hmlovina).
Počiatočná látka z ktorej bola hviezda stvorená sa skladala zo 75% vodíku a 25% hélia. Na konci svojej evolúcie tieto hviezdy obsahujú značné percento ťažkých kovov a pri výbuchoch nov, alebo supernov sú potom tieto prvky vyvrhované von do medzihviezdneho priestoru (pri samotnom výbuchu supernovy vznikajú najťažšie prvky až po urán). Teda každý atóm uhlíku, kyslíku alebo dusíku v našom tele vznikol v "ohnivej peci" niektorej dávnej hviezdy. Priebeh hviezdnej evolúcie veľmi závisí na celkovej hmotnosti hviezdy. Je jasné, že u hmotnejších hviezd je pre vyváženie gravitácie väčší tok energie žiarenia a vyššia teplota vo vnútri. Čím je hviezda hmotnejšia tým rýchlejšia je jej "smrť" a tým exotickejší objekt po sebe zanechá, ako sa presvedčíme v nasledujúcom.
Po spotrebovaní všetkého paliva a vyhasnutia všetkých zdrojov uvoľňujúcich energiu sa hviezda dostáva do svojho najnižšieho energetického stavu (pokiaľ neuvažujeme gravitáciu). Vplyvom gravitačných síl je hviezda stlačená z pôvodných niekoľko stotisíc kilometrov pôvodného polomeru na priemer niekoľko tisíc kilometrov a hustotou rádovo tisíc kg/cm3. Látka hviezdy je vyvážená Fermiho tlakom degenerovaného elektrónového plynu.
(Degenerovaný plyn - stav hmoty v bielych trpaslíkoch a iných objektoch s vysokou hustotou. Podľa klasických zákonov fyziky tlak plynu je úmerný teplote a hustote plynu. V roku 1926 Fermi a Dirac ukázali, že ak je hustota dostatočne veľká, nastávajú odchýlky od týchto zákonov - tlak prestáva závisieť od teploty a stáva sa iba funkciou hustoty.)
V tomto stave hviezdu nazývame bielym trpaslíkom (keď ochladne zmení sa na čierneho trpaslíka). Takýto biely trpaslík je však stabilný iba vtedy, keď jeho hmotnosť nieje príliš veľká. Pokiaľ je hmotnosť bieleho trpaslíka väčšia ako 1,25 Mo, nieje už schopný degenerovaný plyn udržať také veľké gravitačné sily. Elektróny sú vtláčané do jadier a sú nimi pohlcované, zlučujú sa tam s protónmi za vzniku neutrónov a vylietajúcich neutrín. Týmto sa obsah elektrónov vo hviezde zmenšuje a ich Fermiho tlak klesá. Látka hviezdy je teda ľahšie stlačiteľná a dochádza k ďalšiemu zmršťovaniu, čím sa elektróny stávajú ešte rýchlejšími a sú ľahšie pohlcované jadrami. Toto je výrazne nestabilná situácia a proces bude pokračovať s lavínovite narastajúcou rýchlosťou. Vplyvom gravitácie tak dochádza k prudkému zmršteniu - implózii, hmoty hviezdy, pri ktorom sa takmer všetky protóny a elektróny zlúčia s neutrónmi pričom v tomto štádiu už môže nastať rovnováha a vznikne neutrónová hviezda. Ktorá má priemer iba niekoľko desiatok kilometrov a jej hustota je 10e14 g/cm3. Gravitačné sily sú vyvážené Fermiho tlakom degenerovaného plynu. Neutrónová hviezda je akýmsi gigantickým jadrom zloženým prevažne z neutrónov a udržiavanom pohromade vlastnou gravitáciou sumárnej hmoty.
Pri implózii vedúcej k vzniku neutrónovej hviezdy dochádza k náhlemu uvoľneniu veľkého množstva energie, ktorá sa jednak vyžiari vo forme elektromagnetických vĺn a jednak sú odnesené horné vrstvy hviezdy, ktoré vytvoria hmlovinu (známa Krabia hmlovina - 1054)
Vďaka zákonu zachovania rotačného momentu hybnosti hviezdy, pri zmršťovaní budú biely trpaslíci a zvlášť neutrónové hviezdy veľmi rýchlo rotovať (niekoľko sto otáčok za sekundu). Neutrónové hviezdy budú mať takisto veľmi silné magnetické pole v dôsledku zhusťovania siločiar
. Za rýchlo rotujúce hviezdy sú považované pulzary. Podobne ako aj biely trpaslík, i neutrónové hviezdy majú zhora limitovanú hmotnosť. Pri príliš veľkých hmotnostiach (väčších ako 2 x Mo) sú už gravitačné sily tak veľké, že prekonajú Fermiho i jadrové sily medzi neutrónmi a katastrofálny kolaps pokračuje ďalej (hyperonové a kvarkové hviezdy) až sa hviezda dostane pod svoj gravitačný polomer rG=2GM/c2. Prekročí horizont udalostí a vznikne čierna diera. Gravitačné sily sú ďaleko najslabšie zo všetkých známych druhov interakcií. Pri dostatočnom nahromadení hmoty sa však tieto sily vďaka svojej univerzálnosti môžu stať dominantné a dokonca môžu byť tak mohutné, že im neodolá ani svetlo. A to z toho dôvodu, že aj pre svetlo musí platiť úniková rýchlosť v= sqr(2GM/r). Pokiaľ má teleso (planéta, hviezda) slabé gravitačné pole, šíria sa lúče z každého bodu na povrchu prakticky priamočiaro, takže výstupným kužeľom na povrchu je celý priestor (180 stupňov). V priebehu kolapsu gravitačné pole silnie a lúče sa zakrivujú. V neskorších štádiách kolapsu (po prekročení fotónovej sféry) gravitačné pole je také silné, že lúče vyslané príliš šikmo sú gravitáciou ohnuté tak, že dopadnú na povrch a uniknú iba lúče vyslané kolmo, prípadne pod úzkym výstupným kužeľom. Po prekročení gravitačného polomeru sa výstupný kužeľ uzavrie - vznikla čierna diera. Priestoročas okolo čiernej diery sa tak zakriví, až sa uzavrie sám do seba a preruší sa všetok kontakt s vesmírom. Kolaps v týchto štádiách je úplne relatívny a javí sa úplne inak pre pozorovateľa na hviezde a inak pre vzdialeného vonkajšieho pozorovateľa.
Pre vonkajšieho pozorovateľa sa kolaps od doby t, kedy sa dostane do relativistickej oblasti, začne postupne spomaľovať vplyvom spomalenia času gravitačným poľom a nikdy v konečnom čase nedosiahne gravitačného polomeru - na horizonte sa čas zastaví, kolaps zamrzne. Pre pozorovateľa na kolabujúcej hviezde nieje horizont žiadnou prekážkou a môže ho bez problémov prekonať, pretože na horizonte žiadne skutočná singularita nieje. Spod gravitačného polomeru však tento pozorovateľ, už nemôže poslať žiadnu informáciu, gravitácia neprepustí ani svetlo. Žiadne javy spod horizontu nemôžu ovplyvniť vesmír a ani nemôžu byť z okolia pozorované. Po dosiahnutí horizontu sa všetky telesá budú pohybovať smerom stredu r = 0 s rovnakou osudovosťou akou beží čas s minulosti do budúcnosti. Kolaps pokračuje ďalej a po uplynutí konečnej vlastnej doby (času) sa hviezda zrúti do bodu r = 0 tzv. singularity s nulovým objemom a nekonečnou hustotou, krivosťou priestoročasu, tlakmi a gradientmi gravitačných síl.
Klasická fyzika musí rezignovať. Dá sa to prirovnať vstupu do ďalšieho priestoru. Prestáva existovať regulárny priestor a vy môžete zabudnúť na všetky fyzikálne zákony ktoré sa učia. Fyzikálne zákony strácajú svoj zmysel, pretože sú formulované na základe klasického chápania priestoru a času. Svetločiara pozorovateľa pri stretnutí so singularitou nespojite končí za konečný interval vlastného času. V priebehu gravitačného kolapsu sa dá očakávať, že dochádza ku rozrušeniu nielen molekúl a atómov kolabujúcej hmoty, ale i k zničeniu atómových jadier a dokonca samotných elementárnych častíc. Preto môžeme gravitačný kolaps označiť za najkatastrofálnejší jav v prírode, ktorý najhlbšie postihuje hmotu. Strácajú sa všetky vlastnosti hmoty a ostávajú iba tie najzákladnejšie: celková hmotnosť, elektrický náboj a rotačný moment hybnosti. Dá sa povedať, že výbuch vodíkovej bomby či inhalácia hmoty a antihmoty sú všetko iba detské hračky.
Situácia sa zdá byť neriešiteľná. Avšak...
Na pomoc prichádza zdravý rozum a predovšetkým kvantová mechanika - čierna diera sa navonok správa ako čierne teleso. Vyžaruje kvantá energie. V okolí čiernej diery na medzi statickou medzou a horizontom udalostí sa nachádza ergosféra. Pre telesá je to posledná možnosť vymaniť sa spod gravitácie čiernej diery. Ako sme sa dozvedeli teleso, ktoré sa dostane pod horizont je už beznádejne stratené stratia sa o ňom všetky informácie. Nad horizontom sa pohybujú častice. Podľa kvantovej teórie pola je vákum zaplnené fluktujúcimi dvojicami častíc a antičastíc, ktoré sa neustále vytvárajú a zároveň sa rekombinujú. Gravitačné sily v blízkosti čiernej diery sa však už môžu značne líšiť. Jedna z virtuálnej častice môže byť zachytená čiernou dierou. Vtedy druhá častica ostane samotná a z ergosféry má reálnu možnosť úniku. Čierna diera teda vtiahne "zápornú hmotu" - musela vykonať prácu na oddelenie dvoch častíc od seba. Čierna diera teda v konečnom dôsledku zmenší svoju plochu. Zväčšovaním hmotnosti čiernej diery jej teplota klesá. Pokiaľ čierna diera absorbuje nejaké tepelné žiarenie jej hmotnosť vzrastie, čím klesne jej teplota. Čierna diera má teda zápornú tepelnú kapacitu - dodávaním tepla sa čierna diera nezohrieva, ale chladne. Čím viac energie pohltí tým viac sa ohrieva a čím viac energie vyžiari, tým viac ochladne. Hawkingovým efektom sa vo váku, každá čierna diera o hmotnosti M sa vyparí dobu T ~ 10e65.(M/Mo)e3 rokov. S postupným vyparovaním (zmenšovaním rG) sa intenzita žiarenia a energia emitovaných častíc neustále zväčšuje (menšia diera žiari viac). Čierna diera končí teda svoju existenciu mohutným výbuchom, pri ktorom sa behom poslednej asi 0,1 sekundy uvoľní energia rádovo 10e23 J.