سیاه‌چاله ناحیه‌ای از فضا-زمان است که جرم در آن فشرده شده است. وجود سیاه‌چاله‌ها در نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین پیش بینی می‌شود. این نظریه پیش بینی می‌کند که یک جرم به اندازه کافی فشرده می‌تواند سبب تغییر شکل و خمیدگی فضا-زمان و تشکیل سیاهچاله شود. پیرامون سیاهچاله به صورت سطحی ریاضی به نام افق رویداد تعریف می‌شود که هیچ چیزی پس از عبور از آن نمی‌تواند به بیرون برگردد و نقطه بدون بازگشت است. صفت «سیاه» در نام سیاه‌چاله به این دلیل است که همه نوری که به افق رویداد آن راه می‌یابد را به دام می‌اندازد که این دقیقاً مانند مفهوم جسم سیاه در ترمودینامیک می‌باشد. مکانیک کوانتومی پیش‌بینی می‌کند که آفاق رویداد مانند یک جسم سیاه با دمای متناهی از خود تابش‌های گرمایی گسیل می‌کنند. این دما با جرم سیاهچاله نسبت وارونه دارد و از این روی مشاهده این تابش برای سیاهچاله‌های ستاره‌ای و بزرگتر دشوار است.

اجسامی که به دلیل میدان گرانشی بسیار قوی اجازه گریز به نور نمی‌دهند برای اولین بار در سده ۱۸ (میلادی) توسط جان میشل و پیر سیمون لاپلاس مورد توجه قرار گرفتند. نخستین راه حل نوین نسبیت عام که در واقع ویژگیهای یک سیاهچاله را توصیف می‌نمود در سال ۱۹۱۶ میلادی توسط کارل شوارتزشیلد کشف شد. هر چند که تعبیر آن به صورت ناحیه‌ای از فضا که هیچ چیز نمی‌تواند از آن بگریزد، تا چهار دهه بعد به خوبی درک نشد. برای دوره‌ای طولانی این چالش مورد کنجکاوی ریاضیدانان بود تا اینکه در میانه دهه ۱۹۶۰، پژوهش‌های نظری نشان داد که سیاهچاله‌ها به راستی یکی از پیش بینی‌های ژنریک نسبیت عام هستند. یافتن ستارگان نوترونی باعث شد تا وجود اجرام فشرده شده بر اثر رمبش گرانشی به عنوان یک واقعیت امکانپذیر فیزیکی مورد علاقه دانشمندان قرار گیرد.اینگونه پنداشته می‌شود که سیاهچاله‌های ستاره‌ای در جریان فروپاشی ستاره‌های بزرگ در یک انفجار ابرنواختری درپایان چرخه زندگیشان بوجود می‌آیند. جرم یک سیاهچاله پس از شکل گیری می‌تواند با دریافت جرم از پیرامونش افزایش یابد. با جذب ستارگان پیرامون و بهم پیوستن سیاهچاله‌های گوناگون، سیاهچاله‌های کلان جرم با جرمی میلیونها برابر خورشید تشکیل می‌شوند.

یک سیاهچاله به دلیل اینکه نوری از آن خارج نمی‌گردد نادیدنی است، اما می‌تواند بودن خود را از راه کنش و واکنش با ماده از پیرامون خود نشان دهد. از راه بررسی برهمکنش میان ستاره‌های دوتایی با همدم نامرئیشان، اخترشناسان نامزدهای احتمالی بسیاری برای سیاهچاله بودن در این منظومه‌ها شناسایی کرده‌اند. این باور جمعی در میان دانشمندان رو به گسترش است که در مرکز بیشتر کهکشان‌ها یک سیاه‌چاله کلان‌جرم وجود دارد. برای نمونه، دستاوردهای ارزشمندی بازگوی این واقعیت است که در مرکز کهکشان راه شیری ما نیز یک سیاهچاله کلان جرم با جرمی بیش از چهار میلیون برابر جرم خورشید وجود دارد.

نزدیک ترین سیاهچاله چقدر از زمین فاصله دارد؟

سیاهچاله‌ها یکی از بزرگ‌ترین رازهای جهان هستند. این اجرام آخرین مرحله از چرخه‌ی عمر یک ستاره بوده و زمانی تشکیل می‌شوند که یک ستاره تحت اثر جاذبه‌ی خودش می‌رمبد. در ابتدا دانشمندان گمان می‌کردند نزدیک ترین سیاهچاله به زمین، سیاهچاله‌ای است که در مرکز کهکشان راه‌شیری قرار دارد. این سیاهچاله که یک سیاهچاله‌ی کلان‌جرم می‌باشد ۲۷ هزار سال نوری از زمین فاصله دارد. اما اگر از کلان‌جرم بودن سیاهچاله صرفنظر کنیم و سیاهچاله‌های با جرم ستاره‌ای را هم در نظر بگیریم نزدیک ترین سیاهچاله به ما یک سیاهچاله با نام V4641 Sgr می‌باشد که ۱۶۰۰ سال نوری با زمین فاصله داشته و در بازوی برج قوس کهکشان راه‌شیری قرار دارد. دلیل اینکه این سیاهچاله دیده می‌شود ستاره‌ای است که به دور آن می‌چرخد. گازهای این ستاره به طور دائم توسط این سیاهچاله جذب می‌شوند. این گازها از خود تشعشعاتی ساطع می‌کنند که توسط تلسکوپ‌های زمین قابل اکتشاف هستند.