หากแกนกลางของดาวฤกษ์ที่ยุบตัวมีขนาดใหญ่กว่ามวลดวงอาทิตย์ 3 เท่า มันจะยุบตัวทั้งหมดเพื่อก่อตัวเป็นหลุมดำ ซึ่งเป็นวัตถุที่มีความหนาแน่นสูงเป็นอนันต์ซึ่งมีแรงโน้มถ่วงแรงมากจนไม่มีสิ่งใดสามารถหลุดรอดจากความใกล้ชิดของมันได้ ไม่เว้น นาซา แม้แต่แสง เนื่องจากโฟตอนเป็นสิ่งที่เครื่องมือของเราออกแบบมาให้มองเห็น หลุมดำจึงสามารถตรวจจับได้ทางอ้อมเท่านั้น การสังเกตทางอ้อมเป็นไปได้เนื่องจากสนามโน้มถ่วงของหลุมดำนั้นทรงพลังมากจนวัสดุใดๆ ในบริเวณใกล้เคียง - ซึ่งมักจะเป็นชั้นนอกของดาวฤกษ์ข้างเคียง - ถูกดึงขึ้นมาและดึงเข้ามา เมื่อสสารหมุนวนเข้าไปในหลุมดำ มันจะก่อตัวเป็นดิสก์ที่ ร้อนถึงอุณหภูมิมหาศาล ปล่อยรังสีเอกซ์และรังสีแกมมาออกมาจำนวนมาก ซึ่งบ่งชี้ถึงการมีอยู่ของสหายที่ซ่อนอยู่ ฝุ่นและเศษซากที่โนวาและซุปเปอร์โนวาทิ้งไว้เบื้องหลังจะรวมตัวกับก๊าซและฝุ่นระหว่างดวงดาวที่อยู่รอบๆ ทำให้ธาตุหนักและสารประกอบทางเคมีที่ผลิตขึ้นในช่วงที่ดาวฤกษ์ตาย ในที่สุด วัสดุเหล่านั้นจะถูกนำไปรีไซเคิล ซึ่งเป็นรากฐานสำหรับดาวฤกษ์รุ่นใหม่และระบบดาวเคราะห์ที่ตามมา