يتكون الثقب الأسود عندما ينهار نجم ضخم جداً على نفسه تحت تأثير جاذبيته الهائلة. إليك الخطوات الرئيسية :

1-موت النجم: عندما ينفد وقود النجم (الهيدروجين والهيليوم) في قلبه، يتوقف الاندماج النووي الذي كان يُحافظ على التوازن بين الضغط الخارجي الناتج عن الاندماج وقوة الجاذبية الهائلة للداخل.

2-الانهيار الجذبوي: في غياب الضغط الخارجي الناتج عن الاندماج، يبدأ قلب النجم بالانهيار على نفسه تحت تأثير قوة الجاذبية. هذا الانهيار سريع وعنيف.

3-تكوين الثقب الأسود: إذا كانت كتلة النجم المتبقية بعد مرحلة الانهيار كبيرة بما فيه الكفاية (عادةً ما تكون أكبر من 3 أضعاف كتلة الشمس)، فإن الجاذبية تكون قوية جدًا لدرجة أنها تتغلب على جميع القوى الأخرى، مما يؤدي إلى تكوين منطقة ذات كثافة لا نهائية تسمى "تفرد" (singularity). تكون جاذبية هذه المنطقة قوية لدرجة أنها تمنع حتى الضوء من الهروب، ومن هنا جاء اسم "الثقب الأسود".

4-أفق الحدث: يحيط بالتفرد "أفق الحدث" (event horizon)، وهو حدود منطقة لا يمكن للضوء ولا أي شيء آخر الهروب منها. يحدد أفق الحدث حجم الثقب الأسود.

يجب ملاحظة أن هذا وصف مبسط. توجد تفاصيل فيزيائية معقدة حول ديناميكيات الانهيار الجذبوي، والتفاعلات بين الجاذبية والقوى النووية، والمجالات المغناطيسية، وغيرها، كلها تؤثر على تكوين الثقب الأسود وتطوره. إضافة لذلك، هناك آليات أخرى محتملة لتكوين الثقوب السوداء، مثل انهيار سحب هائلة من الغاز والغبار.