Un agujero negro es un objeto astronómico denso y masivo cuyo intenso campo gravitacional impide que cualquier cosa escape, incluida la luz. La teoría de la relatividad general predice que una masa suficientemente compacta puede deformar el espacio-tiempo para formar un agujero negro. El límite de la región de la que no es posible escapar se llama horizonte de eventos y, aunque el horizonte de eventos tiene un efecto enorme sobre el destino y las circunstancias de un objeto que lo atraviesa, no tiene ninguna característica local detectable. De muchas maneras, un agujero negro actúa como un cuerpo negro ideal, ya que no refleja la luz. La teoría cuántica de campos en el espacio-tiempo curvo predice que los horizontes de eventos emiten radiación de Hawking, con el mismo espectro que un cuerpo negro de temperatura inversamente proporcional a su masa. Esta temperatura es del orden de los milmillonésimos de un kelvin para agujeros negros de masa estelar, lo que la hace prácticamente imposible de observar.
Objetos cuyos campos gravitacionales son demasiado fuertes para que la luz escape fueron considerados por primera vez en el siglo XVIII por John Michell y Pierre-Simon Laplace. La primera solución moderna de la relatividad general que caracterizaría a un agujero negro fue encontrada por Karl Schwarzschild en 1916, aunque su interpretación como una región del espacio de la cual nada puede escapar fue publicada por primera vez por David Finkelstein en 1958. Los agujeros negros durante mucho tiempo fueron considerados una curiosidad matemática. Fue en la década de 1960 cuando el trabajo teórico mostró que eran una predicción genérica de la relatividad general. El descubrimiento de estrellas de neutrones por Jocelyn Bell Burnell en 1967 despertó el interés en objetos compactos en colapso gravitacional como una posible realidad astrofísica.
Se espera la formación de agujeros negros de masa estelar cuando estrellas muy masivas colapsan al final de su ciclo de vida. Un agujero negro también puede formarse a partir de la condensación de nubes de gas. Un descubrimiento de noviembre de 2023 es consistente con esta hipótesis. Tras la formación de un agujero negro, este puede continuar creciendo absorbiendo la masa del entorno. Al absorber otras estrellas y fusionarse con otros agujeros negros, pueden formarse agujeros negros supermasivos de millones de masas solares. Existe consenso en que hay agujeros negros supermasivos en el centro de la mayoría de las galaxias. La presencia de un agujero negro puede inferirse mediante la interacción con otra materia y con radiación electromagnética, como la luz visible. La materia que cae en un agujero negro puede formar un disco de acreción externo calentado por fricción, formando algunos de los objetos más brillantes del universo. Si hay otras estrellas orbitando un agujero negro, sus órbitas pueden usarse para determinar la masa y la ubicación del agujero negro. Tales observaciones pueden utilizarse para descartar posibles alternativas, como estrellas de neutrones. De esta manera, los astrónomos han identificado numerosos candidatos a agujeros negros estelares en sistemas binarios y han establecido que la fuente de radio conocida como Sagitario A*, en el núcleo de la Vía Láctea, contiene un agujero negro supermasivo de aproximadamente 4,3 millones de masas solares.
El 11 de febrero de 2016, la colaboración LIGO anunció la primera detección directa de ondas gravitacionales, lo que también representó la primera observación de una fusión de agujeros negros. En diciembre de 2018, se observaron once ondas gravitacionales originadas de diez agujeros negros en fusión (junto con una fusión binaria de estrella de neutrones). El 10 de abril de 2019, se publicó la primera imagen directa de un agujero negro y su vecindad, tras observaciones realizadas por el Event Horizon Telescope en 2017 del agujero negro supermasivo en el centro galáctico de Messier 87.
(Artículo en desarrollo)