Las estrellas con masas superiores a unas 7 veces la masa del Sol evolucionan más rápidamente. El combustible nuclear es procesado de forma más eficiente y, aunque pueden atravesar por etapas sucesivas donde distintos combustibles nucleares son fusionados, su vida es más corta. El final de la evolución es catastrófico con una gran explosión, explosión supernova, en la que las capas externas de la estrella son eyectadas con una energía similar a la que producirá el Sol durante toda su vida (aproximadamente 10.000 millones de años) (ver Figura 20). El núcleo estelar sufre una fuerte implosión y la presión de degeneración de los electrones es incapaz de frenar el colapso gravitacional. Los protones y los electrones reaccionan entre sí y forman neutrones. La presión cuántica de los neutrones es capaz de frenar el colapso si la masa del núcleo es inferior a 3 veces la masa del Sol y de nuevo obtenemos un objeto estable: una estrella de neutrones. La densidad de una estrella de neutrones es enorme: una estrella de la masa del Sol tiene un radio de tan sólo 12 Km. 

A modo de ejemplo, una botella de 1 litro rellena de material promedio solar sólo pesaría 1 gramo en la Tierra y teóricamente podría flotar en el agua. Sin embargo una botella similar llena de material de enana blanca pesaría 1000 Toneladas y una botella llena de material neutrónico pesaría una quinta parte de lo que pesa Deimos, uno de los satélites de Marte!. 

Si la masa del núcleo supera unas 3 veces la masa del Sol, la presión de degeneración de los neutrones es incapaz de frenar  la fuerza de la gravedad. En este caso, no sabemos que estructura tomaría la materia (quizás un estrella de quarks) y hasta que punto se podría condensar. A medida que la materia se hace más densa, la fuerza gravitatoria con la que atrae los objetos es mayor. Un cohete necesita una velocidad mínima de 11 km/s para escapar del campo gravitacional de la Tierra. Sin embargo un cohete ncesitaría una velocidad de unos 150.000 Km/s para escapar de la superficie de una estrella de neutrones. Esta velocidad es sólo la mitad de la velocidad de la luz. Para objetos más compactos que una estrella de neutrones es fácil prever que las velocidades de escape serán superiores a la de luz y por tanto nada, ni siquiera la radiación, puede escapar de su superficie (en caso de que la tengan). Por eso se les llama agujeros negros. Su detección es, por tanto, extremadamente difícil si no existe una estrella cercana con la que interactúe. En la actualidad existen varios agujeros negros de tipo estelar detectados como Cygnus X-1.