Una protoestrella es una estrella joven que aún se encuentra en proceso de formación. Comienza como un denso cúmulo de gas y polvo dentro de una nube molecular. La gravedad lo atrae y, al colapsar, se calienta. El centro se vuelve más caliente y denso, pero aún no alcanza la temperatura suficiente para la fusión nuclear. La protoestrella brilla al convertir la energía gravitacional en calor, no al fusionar hidrógeno.

El colapso lleva tiempo. Una protoestrella de baja masa puede tardar millones de años en alcanzar la secuencia principal. Una protoestrella de alta masa puede tardar solo unos cientos de miles de años. Durante esta fase, la protoestrella está rodeada por un disco de gas y polvo. Parte de ese material cae sobre la protoestrella. Parte puede formar planetas. Otra parte es expulsada por chorros y eyecciones.

Las protoestrellas se encuentran ocultas dentro de sus nubes de origen. La luz visible no puede penetrar el polvo. Los telescopios infrarrojos y de radio pueden ver a través de él, revelando la protoestrella y su disco. El Telescopio Espacial James Webb ha observado protoestrellas con un detalle sin precedentes, capturando los chorros y flujos de salida que acompañan su formación.

En el momento en que una protoestrella inicia la fusión de hidrógeno, se convierte en una verdadera estrella. Ese instante marca el final de su nacimiento y el comienzo de su larga vida en la secuencia principal.