Ключовият момент за съдбата на масивна звезда е количеството гориво в нейното ядро. Когато горивото свърши, процесите, които поддържат звездата срещу гравитацията, спират и вътрешното налягане вече не може да устои.

В тази фаза гравитацията започва да притиска звездата като цяло, а ядрото се свива. При масивни звезди свиването може да бъде бурно и да предизвика свръхнова — мощна експлозия, която изхвърля външните слоеве в междузвездното пространство.

След експлозията остава плътно ядро; ако неговата маса надвишава критична стойност, колапсът продължава и пространството около него се изкривява толкова силно, че се образува черна дупка. Този процес зависи основно от първоначалната маса и вътрешната структура на звездата.

Разбирането защо някои звезди стават черни дупки помага на астрономите да проследяват цикъла на материята във вселената и произхода на тежките елементи, разпръснати при свръхновите.