Găurile negre sunt puncte din spațiu cu atât de multă atracție gravitațională încât nici măcar lumina nu poate scăpa din ele. „Punctul fără întoarcere” în jurul unei găuri negre este denumit orizont de evenimente. Găurile negre se formează fie atunci când o stea mai mare de 20 de mase solare se prăbușește, fie atunci când întregul nucleu al unei galaxii se prăbușește. Găurile negre în urma prăbușirii galaxiei eliberează cantități uriașe de energie care poate fi observată de la miliarde de ani lumină distanță. Această energie provine din frecarea materiei care intră în ea însăși – nicio radiație nu poate emana din gaura neagră în sine.
Găurile negre sunt printre cele mai interesante fenomene astrofizice din univers. Ei au captat imaginația publicului și au dedicat studiului de către mulți fizicieni celebri, inclusiv Albert Einstein și Stephen Hawking. Găurile negre sunt interesante din perspectiva fizicienilor, deoarece pot fi caracterizate exhaustiv doar prin trei valori: masa lor, rotația și sarcina. Teorii ușor diferite sunt folosite pentru a descrie comportamentul găurilor negre care se rotesc față de nerotative, încărcate față de neutre.
Cea mai mare distincție între găurile negre nu este rotația sau sarcina lor, ci masa lor. Găurile negre cunoscute se grupează în jurul a două niveluri de masă: găurile negre cu masă stelară, variind de la 1.5 până la 14 mase solare, și găurile negre supermasive, cu milioane sau miliarde de mase solare. Găurile negre stelare sunt create de fiecare dată când o stea cu peste 20 de mase solare își epuizează tot combustibilul nuclear și se prăbușește.
Găurile negre supermasive s-au format probabil cu miliarde de ani în urmă, la începutul istoriei universului, și rămân în prezent. În prezent, se crede că fiecare galaxie are o gaură neagră supermasivă în centrul ei și se suspectează că au fost observate cel puțin 30. Majoritatea astronomilor cred că Săgetătorul A*, o zonă de dimensiunea sistemului solar care conține 2.6 milioane de mase solare, este gaura neagră supermasivă a Căii Lactee.
Există două categorii suplimentare de găuri negre care pot exista. Prima sunt găurile negre intermediare, cu mase undeva între 14 mase solare și milioane. Sursele ultraluminoase de raze X, surse susținute de raze X în alte galaxii, sunt posibil găuri negre cu masă intermediară în procesul de acumulare a materiei. Dacă acestea sunt într-adevăr găuri negre cu masă intermediară, ele au o masă în apropiere de o sută de mii de mase solare. Unii astronomi au observat, de asemenea, un obiect în apropierea centrului galaxiei noastre despre care se teoreticează că este o gaură neagră cu masă intermediară cu 1,300 de mase solare.
Al doilea tip de găuri negre neconfirmate ar fi micro-găurile negre, care ar fi fie create în acceleratoare de particule, fie de Big Bang. Niciuna nu a fost observată încă, deși unii astrofizicieni suspectează că există și proiectează telescoape pentru a le căuta.