Ostatecznym etapem ewolucji gwiezdnej dla wielu gwiazd jest czarny karzeł. Ponieważ nie emitują one ciepła ani światła, obiekty te byłyby trudne do wykrycia, gdyby istniały dzisiaj. Jednakże, formowanie się czarnych karłów trwa kwadryliony lat. Mając mniej niż 14 miliardów lat, wszechświat jest wciąż zbyt młody, by powstały jakiekolwiek czarne karły.
Gwiazda ciągu głównego, której brakuje masy niezbędnej do wybuchu supernowej, stanie się białym karłem, „martwą” gwiazdą, która spaliła całe swoje paliwo wodorowe i helowe. Jednak biały karzeł pozostaje gorący przez jakiś czas, podobnie jak palnik kuchenki, który nadal wydziela ciepło, nawet gdy jest wyłączony.
Po bardzo długim czasie całe pozostałe ciepło zostanie wypromieniowane. Nie emitując już ciepła ani światła, biały karzeł stanie się czarnym karłem. Ponieważ nie emituje on żadnego promieniowania, jest prawie niemożliwy do zobaczenia. Jednak czarny karzeł wciąż zachowałby swoją masę, pozwalając naukowcom wykryć efekty wytwarzane przez jego pole grawitacyjne.
Ale nie ma jeszcze potrzeby, aby rozpocząć poszukiwania nieuchwytnych czarnych karłów. W tej chwili są one ściśle teoretyczne. Naukowcy obliczyli, że biały karzeł będzie potrzebował co najmniej stu milionów miliardów lat, aby ochłodzić się i stać się czarnym karłem, jak twierdzi astronom Ethan Siegel.
Nawet gdyby biały karzeł uformował się w momencie Wielkiego Wybuchu – co jest niemożliwe, ponieważ gwiazda musi przejść przez kilka etapów ewolucji, które łącznie trwają co najmniej miliard lat – to dziś nadal byłby białym karłem, ponieważ nie zdążył się jeszcze wystarczająco ochłodzić.
Brązowe karły, obiekty zbyt małe, by osiągnąć punkt syntezy jądrowej, były kiedyś nazywane czarnymi karłami.
Czarnego karła nie należy mylić z czarną dziurą lub gwiazdą neutronową, obie te formy zostały zaobserwowane.
Czarny karzeł nie powinien być mylony z czarną dziurą lub gwiazdą neutronową.