Lubang hitam adalah titik-titik di luar angkasa dengan tarikan gravitasi yang begitu besar sehingga bahkan cahaya pun tidak dapat melarikan diri darinya. “Titik tidak dapat kembali” di sekitar lubang hitam disebut sebagai cakrawala peristiwanya. Lubang hitam terbentuk baik ketika bintang yang lebih besar dari 20 massa matahari runtuh, atau ketika seluruh inti galaksi runtuh. Lubang hitam keruntuhan galaksi melepaskan sejumlah besar energi yang dapat diamati dari jarak miliaran tahun cahaya. Energi ini berasal dari gesekan materi yang jatuh terhadap dirinya sendiri — tidak ada radiasi yang dapat memancar dari lubang hitam itu sendiri.
Lubang hitam adalah salah satu fenomena astrofisika paling menarik di alam semesta. Mereka telah menangkap imajinasi publik dan studi berdedikasi oleh banyak fisikawan terkenal, termasuk Albert Einstein dan Stephen Hawking. Lubang hitam menarik dari perspektif fisikawan karena mereka dapat dicirikan secara mendalam hanya dengan tiga nilai: massa, rotasi, dan muatannya. Teori yang sedikit berbeda digunakan untuk menggambarkan perilaku lubang hitam yang berputar vs. tidak berputar, bermuatan vs. netral.
Perbedaan terbesar di antara lubang hitam bukanlah rotasi atau muatannya, tetapi massanya. Lubang hitam yang diketahui mengelompok di sekitar dua tingkat massa: lubang hitam massa bintang, mulai dari 1.5 hingga 14 massa matahari, dan lubang hitam supermasif, dengan jutaan atau miliaran massa matahari. Lubang hitam bintang tercipta setiap kali sebuah bintang dengan lebih dari 20 massa matahari menghabiskan semua bahan bakar nuklirnya dan runtuh.
Lubang hitam supermasif kemungkinan terbentuk miliaran tahun yang lalu, di awal sejarah alam semesta, dan tetap ada sampai sekarang. Saat ini diperkirakan bahwa setiap galaksi memiliki lubang hitam supermasif di pusatnya, dan setidaknya 30 diduga telah diamati. Sebagian besar astronom percaya bahwa Sagitarius A*, area seukuran tata surya yang mengandung 2.6 juta massa matahari, adalah lubang hitam supermasif Bima Sakti.
Ada dua kategori tambahan lubang hitam yang mungkin ada. Yang pertama adalah lubang hitam menengah, dengan massa antara 14 massa matahari dan jutaan. Sumber sinar-X ultra-cahaya, sumber sinar-X berkelanjutan di galaksi lain, kemungkinan merupakan lubang hitam massa menengah dalam proses akresi materi. Jika ini benar-benar lubang hitam massa menengah, mereka memiliki massa di sekitar seratus ribu massa matahari. Beberapa astronom juga telah mengamati sebuah objek di dekat pusat galaksi kita yang berteori sebagai lubang hitam bermassa menengah dengan 1,300 massa matahari.
Jenis lubang hitam kedua yang belum dikonfirmasi adalah lubang hitam mikro, yang akan dibuat dalam akselerator partikel atau oleh Big Bang. Belum ada yang diamati, meskipun beberapa astrofisikawan menduga mereka ada, dan sedang merancang teleskop untuk mencarinya