黑洞（Black hole）是現代廣義相對論中，宇宙空間內存在的一種密度無限大，體積無限小的天體，所有的物理定理遇到黑洞都會失效。

1916年,德國天文學家卡爾·史瓦西（Karl Schwarzschild,1873～1916年）通過計算得到了愛因斯坦引力場方程的一個真空解,這個解表明,如果將大量物質集中于空間一點,其周圍會產生奇異的現象,即在質點周圍存在一個界面——“視界”一旦進入這個界面,即使光也無法逃脫.這種“不可思議的天體”被美國物理學家約翰·阿奇巴德·惠勒（John Archibald Wheeler）命名為“黑洞”.

“黑洞是時空曲率大到光都無法從其視界逃脫的天體”。   

黑洞是由質量足夠大的恒星在核聚變反應的燃料耗盡而死亡后，發生引力坍縮產生的。黑洞的質量極其巨大，而體積卻十分微小，它產生的引力場極為強勁，以至于任何物質和輻射在進入到黑洞的一個事件視界（臨界點）內，便再無法逃脫，甚至目前已知的傳播速度最快的光（電磁波）也逃逸不出。

黑洞無法直接觀測，但可以借由間接方式得知其存在與質量，并且觀測到它對其他事物的影響。借由物體被吸入之前的因高熱而放出紫外線和X射線的“邊緣訊息”，可以獲取黑洞存在的訊息。推測出黑洞的存在也可借由間接觀測恒星或星際云氣團繞行軌跡取得位置以及質量。

科學家最新研究理論顯示，當黑洞死亡時可能會變成一個“白洞”，它不像黑洞吞噬鄰近所有物質，而是噴射之前黑洞捕獲的所有物質。

如果要讓地球成為一個黑洞，那么需要把地球壓縮成一顆豌豆那么大。

那么，天文學家如何確定在遙遠的地方存在黑洞？

根據黑洞物理模型，在黑洞的強大引力作用下，其附近的塵埃、氣體以及一部分恒星物質會圍繞在黑洞周圍，形成一個高速旋轉的巨大的吸積盤。吸積盤的物質在黑洞的強大引力作用下高速旋轉，吸積物質由于劇烈的摩擦加熱變成高溫等離子體，發生各種強烈的能量釋放過程。通過利用天文望遠鏡觀測這些過程，天文學家就能夠識別黑洞的存在，并且深入研究黑洞怎樣吞噬物質、影響周圍環境，也可以研究整個星系演化。

這種能量釋放主要包括三種情況：

1. 高溫氣體在落入黑洞之前，會積累在黑洞周圍，形成致密、高速旋轉的吸積盤。吸積盤和周圍的氣體包層可在各個波段產生很強的電磁輻射，強度遠超整個星系所有恒星的總亮度，在望遠鏡圖像上看起來就像銀河系內的明亮恒星一樣，所以稱之為類星體。特別需要指出的是，許多類星體可以發出強烈的X 射線輻射并被直接觀測到。由于X 射線能量很高，通過研究來自吸積盤內部靠近黑洞的區域的光譜形狀，就可以通過牛頓力學和廣義相對論來直接推算黑洞的質量。

2. 等離子體吸積盤具有強大的磁場，根據磁流體動力學原理，一部分物質會被磁場加速，產生垂直于盤面方向的強大物質噴流。該噴流可以延展到幾十萬光年的空間范圍并與星系內的物質相互作用，在射電波段（波長為厘米到分米量級）形成明亮的噴泉狀形態，被稱為射電瓣。如果星系內存在射電瓣，則直接證明其中心存在黑洞并正在或曾經劇烈吸積物質。

3. 更為驚人和有趣的是，在非常偶然的情況下，會有恒星運動到距離黑洞很近的地方。這時，恒星不僅會被黑洞吞沒，還會被黑洞強大的潮汐力撕碎瓦解，產生短暫的閃光現象。這類事件過于偶然，只有通過非常靈敏的望遠鏡對廣大天區的許多星系進行長期監測，才有可能發現閃光現象。幾十年來，天文學界僅發現了很少的閃光現象。最典型的事例是，2 0 0 9年天文學家在距離3 0億光年的一個暗弱星系中觀測到了非常明顯的閃光現象。經測量，發現這個閃光事件釋放的能量與最強大的超新星爆發相當。后續的觀測研究給出了該天體亮度隨時間的變化和殘余物質的空間分布。理論物理學家通過計算機數值模擬，給出了恒星落入黑洞的整個物理過程，得到的結果與觀測事實非常相近。科學家由此確信，該閃光現象確實源自黑洞撕碎并吞沒恒星的過程。