L'application des équations d'Einstein a une étoile donne des résultats en première approximation peu différent de la théorie de Newton. L'étoile est en équilibre lorsque la pression s'oppose suffisamment à la "force de gravité". La différence principale entre les 2 théories réside dans le fait qu'en relativité l'énergie est équivalente à la masse donc la pression joue un rôle dans les 2 sens, opposition à la gravité mais aussi rajout de masse. Lorsqu'une étoile a épuisé tout son "carburant" (principalement la transformation d'hydrogène en hélium via des réactions nucléaires qui produisent une pression de radiation grâce aux photons émis), elle ne peut que s'effondrer. Toutefois, le principe de Pauli qui interdit à 2 fermions d'être dans le même état va lui aussi créer une pression, la pression de dégénérescence. Si après avoir éjecté ses couches externes l'étoile à une masse pas trop grande (exemple : le soleil), elle se transforme en naine blanche via la pression de dégénérescence électronique. Avec une masse un peu plus grande, elle se transforme en étoile à neutrons via la pression de dégénérescence neutronique. Suivant le consensus actuel, une étoile de plus grande masse doit se transformer en trou noir. L'effondrement de ces "grosses" étoiles produit alors le phénomène de super nova qui est beaucoup plus lumineux qu'une galaxie mais ce phénomène a évidemment une durée limitée dans le temps (exemple : la nébuleuse du crabe, l'effondrement de l'étoile ayant donné naissance à une étoile à neutrons).
La théorie semble belle mais est-elle exact ? D'abord dans les calculs il faut faire intervenir une équation d'état que pour l'instant nous ne connaissons pas pour les densités en jeu. De plus la matière dans l'étoile n'a pas un état indépendant de sa distance à l'origine. Par exemple une étoiles à neutrons n'est pas qu'une boule de neutrons collés les uns aux autres. Ensuite, la chromodynamique a peut-être son mot à dire, que se passe-t-il lorsque les quarks subissent une pression supérieure à la pression de dégénérescence neutronique (la théorie des étoiles à neutrons date de 1939, on a fait des progrès depuis) ? La chromodynamique sur réseau a permis de calculer la masse des protons et des neutrons avec une très grande précision. Cette masse est due principalement aux interactions entre quarks via des gluons (à noter que dans les autres interactions en général la masse de l'objet est plus petite que celles de ses constituants, ici c'est le contraire). Pour l'instant rien ne dit qu'il ne peut pas exister un phénomène qui bloquerait l'effondrement de l'étoile au niveau des quarks (étoiles à quarks, étoile étrange, plus plein de possibilités à explorer ou à découvrir). Nos connaissances actuelles sur les particules élémentaires et leurs interactions sont très loin d'être définitives.
Enfin si l'on suppose que l'effondrement continue, il est un point remarquable que je n'ai jamais vu prendre en considération. L'étoile ne s'effondre pas toute d'un seul coup, c'est un phénomène dynamique. Donc un micro trou noir doit commencer à se former puis petit à petit un trou noir de plus en plus grand. Problème un micro trou noir s'évapore très rapidement en émettant une énergie considérable. Evidemment, il faut tenir compte de la dynamique, temps d'effondrement versus temps d'évaporation. Ce n'est pas si simple car chaque particule a son temps propre et que dans un trou noir le temps devient espace et l'espace le temps (en utilisant la métrique de Schwarzschild)..
En conclusion avant de vendre les trous noirs "grand public", les physiciens devraient continuer à se poser quelques questions. A ma connaissance elles ne sont pas encore toutes résolues, d'ailleurs certains calculs semblent démontrer qu'il peut exister des singularités nues donc la conjecture de Penrose dite de censure cosmique serait fausse. L'observations et les mesures montrent qu'il existe des objets ayant des caractéristiques de trous noirs mais qui sont-ils vraiment ?