Za maksymalny możliwy poziom zagęszczenia materii można uznać gęstość, przy której powstaje czarna dziura. Innymi słowy, dla zadanej i ustalonej masy $M$, zmniejszanie objętości którą ta masa zajmuje powoduje zwiększenie zakrzywienia czasoprzestrzeni – aż w pewnym momencie to zakrzywienie będzie tak duże, że nie będziemy w stanie dostrzec tej masy. Jeśli rozważana masa zajmowałaby objętość kulistą, to promień takiej kuli przy której powstaje czarna dziura nazywany jest promieniem Schwarzschilda i wynosi on

$$
R=\frac{2GM}{c^2},
$$

gdzie $G$ to stała grawitacji, a $c$ to prędkość światła. Dla przykładu, dla Słońca promień Schwarzschilda wynosi 2953 metry – tzn. jeśli byśmy Słońce skurczyli do takiego rozmiaru to zamieniłoby się ono w czarną dziurę.

Należy podkreślić, iż czarne dziury są obiektami których istnienie przewiduje ogólna teoria względności, natomiast nie rozumiemy dokładnie mechanizmu ich powstawania. Jeśli gęstość materii (złożonej z jakichś znanych nam pierwiastków) będzie się zwiększać, to przy opisie jej stanu coraz istotniejsze będą efekty kwantowe. Uwzględnienie zarówno efektów kwantowych jak i ogólnej teorii względności wymaga zastosowania tzw. teorii kwantowej grawitacji, lecz dotychczas teoria taka nie jest zrozumiana. Niemniej jednak, bardzo gęste stany materii, w których przejawia się kwantowy charakter jej składników, w przyrodzie występują, i jesteśmy w stanie je w pewnym stopniu obserwować i zrozumieć – przykładem takich bardzo gęstych obiektów są gwiazdy neutronowe. Gwiazdy takie powstają w wyniku zapadnia się (pod wpływem siły grawitacji) materii zwykłej gwiazdy, kiedy już wypali się w niej cały wodór i przestaną zachodzić reakcje termojądrowe. Gęstość gwiazdy neutronowej jest tak duża, że elektrony z powłok elektronowych zlewają się z protonami obecnymi w jądrze, w wyniku czego powstaje ośrodek złożony w przeważającej części z neutronów. Tak wielkich gęstości nie jesteśmy w stanie wytworzyć w laboratorium – zatem można powiedzieć, że gwiazdy neutronowe są najgęstszymi obiektami, jakie jesteśmy w stanie obserwować. Gwiazda neutronowa o masie Słońca miałaby promień kilkunastu kilometrów – jest to zatem niewiele więcej, niż wspomniany wyżej promień Schwarzschilda dla Słońca (który wynosi niecałe 3 kilometry). Można podejrzewać, że w wyniku dalszej ewolucji gwiazdy neutronowe mogą przekształcać się w czarne dziury – jednakże procesu takiego jak na razie nie rozumiemy, m.in. z powodu wspomnianych wyżej trudności w sformułowaniu kwantowej teorii grawitacji.