Non esiste una risposta soddisfacente alla domanda. Si dice solitamente che la materia, una volta dentro un buco nero, è costretta a implodere fino a un volume nullo con densità e pressione infinite generando una curvatura della geometria (campo gravitazionale) infinita. Questo stato viene denominato genericamente singolarità di curvatura, prendendo a prestito un termine usato dai matematici.

Da un punto di vista fisico non esiste una teoria che sia in grado di studiare le proprietà della materia superdensa a densità superiori a quella del plasma quark-gluone. Questo è uno stato in cui i nuclei degli atomi sono tanto compressi fra loro da far sì che i nucleoni (protoni e neutroni) che li compongono si fondono condividendo il loro contenuto, cioè i quark e le particelle di scambio della interazione forte. Siamo qui a una scala di quasi un miliardesimo di miliardesimo di centimetro che comunque è ancora molto grande rispetto allo zero preteso dalla teoria della relatività.

Quest'ultima dice che ciò deve accadere ma non dice cosa accada alla materia. Una possibilità, illustrata nel mio libro Gli incerti confini del Cosmo (Mondadori), è che l'energia della materia che implode verso la singolarità, si trasformi progressivamente in energia del campo gravitazionale per cui alla fine tutta la materia è come scomparsa essendosi tutta trasformata in campo gravitazionale che si autosostiene come descritto dalla teoria della relatività generale.

Un'altra ipotesi è che la descrizione del collasso a una singolarità deve essere sostituita da una trattazione quantistica della relatività che prevede che la geometria dello spazio-tempo diventi un intreccio complicato di cunicoli attraverso cui la materia, o almeno ciò che ne rimane, si disperde in tutto lo spazio attorno.

È più prudente tuttavia considerare oggi il destino della materia in un buco nero come uno dei problemi irrisolti della fisica moderna.