Ces objets sont d'une densité et d'une compacité telles qu'ils concentrent une masse énorme dans un volume minuscule. Prenons l'exemple des étoiles à neutrons : une simple cuillère à café de leur matière pèserait plusieurs milliards de tonnes sur Terre. Cette compacité extrême s'explique par l'effondrement gravitationnel qui écrase les atomes, fusionnant protons et électrons pour former un fluide de neutrons dénué de vide spatial. Dans les trous noirs, la densité devient théoriquement infinie au niveau de la singularité, où les lois classiques de la physique cèdent la place à la relativité générale. De telles conditions créent des environnements où la matière se comporte de manière radicalement différente de ce que nous observons au quotidien, offrant un laboratoire naturel pour étudier les limites de la physique fondamentale.