Чтобы понять, как возникает черная дыра, нужно вспомнить жизненный цикл звезды.
Звезда образуется, когда больше количество газа (в основном, водорода) начинает сжиматься силами собственного гравитационного притяжения. В процессе сжатия атомы газа все чаще и чаще сталкиваются, двигаясь все быстрее. Газ становится таким горячим, что атомы водорода, вместо того, чтобы отскакивать друг от друга, начинают сливаться, образуя гелий. Выделяемое в этой реакции тепло напоминает взрыв водородной бомбы и вызывает свечение звезды.
Из-за дополнительного тепла давление газа возрастает до тех пор, пока не уравновесит гравитационное притяжение, после чего газ перестает сжиматься. Как воздушный шарик – воздух давит изнутри, а резина – снаружи. Звезды будут оставаться в равновесном состоянии, пока у них не закончится водород и другие виды ядерного топлива.
Израсходовав топливо звезда начинает охлаждаться и сжиматься. Когда звезда уменьшится, частицы сильно сблизятся и в результате принципа запрета Паули будут стремиться разойтись, их скорости возрастут. Радиус звезды сможет удерживаться постоянным благодаря равновесию между гравитацией и возникающим в силу принципа запрета Паули отталкиванием, также как раньше гравитация уравновешивалась тепловым расширением звезды.
Отталкивание, обусловленное принципом Паули, не беспредельно, т.к. максимальная разность скоростей частиц равна скорости света. В определенный момент отталкивание должно стать меньше гравитации. Если масса холодной звезды больше, чем в 1,5 раза превышает массу Солнца, звезда не может противостоять собственной гравитации.
Когда радиус звезды достигнет критического значения, гравитационное поле у ее поверхности станет очень сильным, и в конце концов, световые лучи, испущенные звездой, не смогут выйти наружу. А раз свет не может выйти наружу, то и никакой другой объект не может выйти, все будет втягиваться назад гравитационным полем. Это означает, что существует некое множество событий, некая область пространства-времени, из которой невозможно выйти наружу и достичь удаленного наблюдателя. Такая область называется черной дырой.
