黑洞廣義相對論預言的一種特別緻密的暗天體。大質量恆星在其演化末期發生塌縮，其物質特別緻密，它有一個稱為“視界”的封閉邊界，黑洞中隱匿著巨大的引力場,因引力場特別強以至於包括光子在內的任何物質只能進去而無法逃脫。形成黑洞的星核質量下限約3倍太陽質量，當然，這是最後的星核質量，而不是恆星在主序時期的質量。除了這種恆星級黑洞，也有其他來源的黑洞——所謂微型黑洞可能形成於宇宙早期，而所謂超大質量黑洞可能存在於星系中央。（參考：《宇宙新視野》）

黑洞不讓任何其邊界以內的任何事物被外界看見，這就是這種物體被稱為“黑洞”的緣故。我們無法透過光的反射來觀察它，只能透過受其影響的周圍物體來間接瞭解黑洞。雖然這麼說，但黑洞還是有它的邊界，即”事件視界（視界）”．據猜測，黑洞是死亡恆星的剩餘物，是在特殊的大質量超巨星坍塌收縮時產生的。另外，黑洞必須是一顆質量大於錢德拉塞卡極限的恆星演化到末期而形成的，質量小於錢德拉塞卡極限的恆星是無法形成黑洞的．（有關參考：《時間簡史》——霍金著）

我們已經說過，沒有任何能進入黑洞而再逃離它的東西。但科學家認為黑洞會緩慢地釋放其能量。著名的英國物理學家霍金在1974年證明黑洞有一個不為零的溫度，有一個比其周圍環境要高一些的溫度。依照物理學原理，一切比其周圍溫度高的物體都要釋放出熱量，同樣黑洞也不例外。一個黑洞會持續幾百萬萬億年散發能量，黑洞釋放能量稱為：“霍金輻射”。黑洞散盡所有能量就會消失。

事件視界，也就是空間——時間中不可逃逸區域的邊界，正如同圍繞著黑洞的單向膜：物體，譬如不謹慎的航天員，能透過事件視界落到黑洞裡去，但是沒有任何東西可以透過事件視界而逃離黑洞。（記住事件視界是企圖逃離黑洞的光的空間——時問軌道，沒有任何東西可以比光運動得更快。）人們可以將詩人但丁針對地獄入口所說的話恰到好處地用於事件視界：“從這兒進去的人必須拋棄一切希望。”任何東西或任何人一旦進入事件視界，就會很快地到達無限緻密的區域和時間的終點。

廣義相對論預言，運動的重物會導致引力波的輻射，那是以光的速度傳播的空間——時間曲率的漣漪。引力波和電磁場的漣漪光波相類似，但是要探測到它則困難得多。就像光一樣，它帶走了發射它們的物體的能量。因為任何運動中的能量都會被引力波的輻射所帶走，所以可以預料，一個大質量物體的系統最終會趨向於一種不變的狀態。（這和扔一塊軟木到水中的情況相當類似，起先翻上翻下折騰了好一陣，但是當漣漪將其能量帶走，就使它最終平靜下來。）例如，繞著太陽公轉的地球即產生引力波。其能量損失的效應將改變地球的軌道，使之逐漸越來越接近太陽，最後撞到太陽上，以這種方式歸於最終不變的狀態。在地球和太陽的情形下能量損失率非常小——大約只能點燃一個小電熱器，這意味著要用大約1幹億億億年地球才會和太陽相撞，沒有必要立即去為之擔憂！地球軌道改變的過程極其緩慢，以至於根本觀測不到。但幾年以前，在稱為PSR1913＋16（PSR表示“脈衝星”，一種特別的發射出無線電波規則脈衝的中子星）的系統中觀測到這一效應。此係統包含兩個互相圍繞著運動的中子星，由於引力波輻射，它們的能量損失，使之相互以螺旋線軌道靠近。

在恆星引力坍縮形成黑洞時，運動會更快得多，這樣能量被帶走的速率就高得多。所以不用太長的時間就會達到不變的狀態。這最終的狀態將會是怎樣的呢？人們會以為它將依賴於形成黑洞的恆星的所有的複雜特徵——不僅僅它的質量和轉動速度，而且恆星不同部分的不同密度以及恆星內氣體的複雜運動。如果黑洞就像坍縮形成它們的原先物體那樣變化多端，一般來講，對之作任何預言都將是非常困難的。

然而，加拿大科學家外奈.伊斯雷爾（他生於柏林，在南非長大，在愛爾蘭得到博士）在1967年使黑洞研究發生了徹底的改變。他指出，根據廣義相對論，非旋轉的黑洞必須是非常簡單、完美的球形；其大小隻依賴於它們的質量，並且任何兩個這樣的同質量的黑洞必須是等同的。事實上，它們可以用愛因斯坦的特解來描述，這個解是在廣義相對論發現後不久的1917年卡爾?施瓦茲席爾德找到的。一開始，許多人（其中包括伊斯雷爾自己）認為，既然黑洞必須是完美的球形，一個黑洞只能由一個完美球形物體坍縮而形成。所以，任何實際的恆星——從來都不是完美的球形——只會坍縮形成一個裸奇點。

然而，對於伊斯雷爾的結果，一些人，特別是羅傑.彭羅斯和約翰.惠勒提倡一種不同的解釋。他們論證道，牽涉恆星坍縮的快速運動表明，其釋放出來的引力波使之越來越近於球形，到它終於靜態時，就變成準確的球形。按照這種觀點，任何非旋轉恆星，不管其形狀和內部結構如何複雜，在引力坍縮之後都將終結於一個完美的球形黑洞，其大小隻依賴於它的質量。這種觀點得到進一步的計算支援，並且很快就為大家所接受。

伊斯雷爾的結果只處理了由非旋轉物體形成的黑洞。1963年，紐西蘭人羅伊.克爾找到了廣義相對論方程的描述旋轉黑洞的一族解。這些“克爾”黑洞以恆常速度旋轉，其大小與形狀只依賴於它們的質量和旋轉的速度。如果旋轉為零，黑洞就是完美的球形，這解就和施瓦茲席爾德解一樣。如果有旋轉，黑洞的赤道附近就鼓出去（正如地球或太陽由於旋轉而鼓出去一樣），而旋轉得越快則鼓得越多。由此人們猜測，如將伊斯雷爾的結果推廣到包括旋轉體的情形，則任何旋轉物體坍縮形成黑洞後，將最後終結於由克爾解描述的一個靜態。

黑洞是科學史上極為罕見的情形之一，在沒有任何觀測到的證據證明其理論是正確的情形下，作為數學的模型被髮展到非常詳盡的地步。的確，這經常是反對黑洞的主要論據：你怎麼能相信一個其依據只是基於令人懷疑的廣義相對論的計算的物件呢？然而，1963年，加利福尼亞的帕羅瑪天文臺的天文學家馬丁·施密特測量了在稱為3C273（即是劍橋射電源編目第三類的273號）射電源方向的一個黯淡的類星體的紅移。他發現引力場不可能引起這麼大的紅移——如果它是引力紅移，這類星體必須具有如此大的質量，並離我們如此之近，以至於會干擾太陽系中的行星軌道。這暗示此紅移是由宇宙的膨脹引起的，進而表明此物體離我們非常遠。由於在這麼遠的距離還能被觀察到，它必須非常亮，也就是必須輻射出大量的能量。人們會想到，產生這麼大量能量的唯一機制看來不僅僅是一個恆星，而是一個星系的整個中心區域的引力坍縮。人們還發現了許多其他類星體，它們都有很大的紅移。但是它們都離開我們太遠了，所以對之進行觀察太困難，以至於不能給黑洞提供結論性的證據。

法國的數學家、天文學家、天體力學家皮爾·西蒙·拉普拉斯，被譽為“黑洞之父”。他在1796年曾說：“天空中存在著黑暗的天體，像恆星那樣大，或許也像恆星那樣多。一個具有與地球同樣的密度而直徑為太陽250倍的明亮星球，它發射的光將被它自身的引力拉住而不能被我們接收。正是由於這個道理，宇宙中最明亮的天體很可能卻是看不見的。”

在此之前，英國的物理學家約翰·米切爾在一篇於1783年的英國皇家學會會議上宣讀並隨後發表在《哲學學報》的論文中寫道：“如果一個星球的密度與太陽相同而半徑為太陽的50o倍，那麼一個從很高處朝該星球下落的物體到達星球表面時的速度將超過光速。所以，假定光也像其他物體一樣被與慣性力成正比的力所吸導，所有從這個星球發射的光將被星球自身的引力拉回來。”

這兩個人被譽為“不可見世界的兩位先知”。