Una protoestrella es una estrella joven que se encuentra en las primeras etapas de formación, antes de alcanzar la etapa de secuencia principal. Esta etapa de formación estelar puede durar 100,000 años o más, dependiendo del tamaño de la estrella. Los astrónomos han planteado en gran medida hipótesis sobre la etapa de protoestrella, ya que es difícil de observar, aunque los fundamentos de la hipótesis tienen sentido, dado lo que se sabe tanto sobre las estrellas como sobre el universo en general.
Esta etapa comienza con una nube molecular, una masa de moléculas que se arremolina y que puede variar en composición. La nube molecular comienza a contraerse y fragmentarse, y cada fragmento en la nube tiene el potencial de convertirse en una estrella. A medida que los fragmentos crecen, ganan masa, lo que aumenta su atracción gravitacional y, como resultado, comienzan a atraer otras moléculas, convirtiéndose en una protoestrella. El proceso de agregar masa se conoce como acreción.
La acreción ocurre detrás de una densa nube molecular. De hecho, la luz visible dentro de la nube está bloqueada, lo que requiere observación con infrarrojos y otros tipos de equipos de imágenes para ver lo que sucede en el interior. En una protoestrella, la fusión nuclear aún no se está produciendo y la estrella es muy inestable. La estrella gana masa y calor a medida que acumula materiales. A medida que madura, alcanza un estado de equilibrio, convirtiéndose en una estrella de pre secuencia principal que eventualmente se convertirá en una estrella de secuencia principal una vez que la estrella comience a derivar energía a través de reacciones nucleares.
Constantemente están naciendo nuevas estrellas en todo el universo, y los astrónomos que tienen el equipo adecuado y saben dónde buscar pueden observar estrellas en una amplia variedad de etapas de la vida. Cuantas más observaciones se realicen, más se podrá aprender sobre las estrellas y cómo funcionan. Esta información se puede utilizar para recopilar datos sobre la edad de los sistemas estelares, así como la edad del universo, y para identificar áreas del universo que pueden requerir una observación más cercana.
Mirar una protoestrella es un desafío, debido al bloqueo creado por la nube molecular. Además de bloquear la luz visible, la nube también puede bloquear otras formas de radiación, y la propia estrella también puede convertirse en un bloque de radiación, lo que hace que sea aún más difícil de detectar. Los humanos han identificado una serie de áreas en el universo donde creen que se están formando estrellas, con una fuerte evidencia de protoestrellas en estos lugares, pero en realidad hacer observaciones en estas áreas es complicado.