黑洞是現代廣義相對論中，存在於宇宙空間中的一種天體。黑洞的引力極其強大，使得視界內的逃逸速度大於光速。故而，“黑洞是時空曲率大到光都無法從其事件視界逃脫的天體”。
1916年，德國天文學家卡爾·史瓦西通過計算得到了愛因斯坦場方程的一個真空解，這個解表明，如果一個靜態球對稱星體實際半徑小於一個定值，其周圍會產生奇異的現象，即存在一個界面——“視界”，一旦進入這個界面，即使光也無法逃脫。這個定值稱作史瓦西半徑，這種“不可思議的天體”被美國物理學家約翰·阿奇博爾德·惠勒命名為“黑洞”。
黑洞無法直接觀測，但可以藉由間接方式得知其存在與質量，並且觀測到它對其他事物的影響。藉由物體被吸入之前的因黑洞引力帶來的加速度導致的摩擦而放出x射線和γ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藉由間接觀測恆星或星際雲氣團繞行軌跡，還可以取得位置以及質量。
北京時間2019年4月10日21時，人類首張黑洞照片面世，該黑洞位於室女座一個巨橢圓星系M87的中心，距離地球5500萬光年，質量約為太陽的65億倍。它的核心區域存在一個陰影，周圍環繞一個新月狀光環。愛因斯坦廣義相對論被證明在極端條件下仍然成立。
黑洞由中心的一個由黎曼曲率張量出發構建的標量多項式在趨向此處發散的奇點和周圍的時空組成，其邊界為只進不出的單向膜：事件視界，事件視界的範圍之內不可見。依據愛因斯坦的廣義相對論，當一顆垂死恆星崩潰，它將向中心塌縮，這裡將成為黑洞，吞噬鄰近宇宙區域的所有光線和任何物質。
黑洞的產生過程類似於中子星的產生過程：某一個恆星在準備滅亡，核心在自身重力的作用下迅速地收縮，塌陷，發生強力爆炸。當核心中所有的物質都變成中子時收縮過程立即停止，被壓縮成一個密實的星體，同時也壓縮了內部的空間和時間。但在黑洞情況下，由於恆星核心的質量大到使收縮過程無休止地進行下去，連中子間的排斥力也無法阻擋。中子本身在擠壓引力自身的吸引下被碾為粉末，剩下來的是一個密度高到難以想象的物質。由於高質量而產生的引力，使得任何靠近它的物體都會被它吸進去。
蒸發
由於黑洞的密度極大，根據公式我們可以知道密度=質量/體積，為了讓黑洞密度無限大，而黑洞的質量不變，那就說明黑洞的體積要無限小，這樣才能成為黑洞。黑洞是由一些恆星“滅亡”後所形成的死星，它的質量極大，體積極小。但黑洞也有滅亡的那天，按照霍金的理論，在量子物理中，有一種名為“隧道效應”的現象，即一個粒子的場強分佈雖然儘可能讓能量低的地方較強，但即使在能量相當高的地方，場強仍會有分佈，對於黑洞的邊界來說，這就是一堵能量相當高的勢壘，但是粒子仍有可能出去。
霍金還證明，每個黑洞都有一定的溫度，而且溫度的高低與黑洞的質量成反比例。也就是說，大黑洞溫度低，蒸發也微弱；小黑洞的溫度高蒸發也強烈，類似劇烈的爆發。相當於一個太陽質量的黑洞，大約要1x10^66年才能蒸發殆盡；相當於一顆小行星質量的黑洞會在1x10-21秒內蒸發得乾乾淨淨。
毀滅
黑洞會發出耀眼的光芒，體積會縮小，甚至會爆炸，會噴射物體，發出耀眼的光芒。當英國物理學家斯蒂芬·威廉·霍金於1974年做此預言時，整個科學界為之震動。
霍金的理論是受靈感支配的思維的飛躍，他結合了廣義相對論和量子理論，他發現黑洞周圍的引力場釋放出能量，同時消耗黑洞的能量和質量。
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