Los agujeros negros son puntos en el espacio con tanta atracción gravitacional que ni siquiera la luz puede escapar de ellos. El «punto sin retorno» alrededor de un agujero negro se conoce como su horizonte de eventos. Los agujeros negros se forman cuando una estrella de más de 20 masas solares colapsa o cuando colapsa todo el núcleo de una galaxia. Los agujeros negros del colapso de galaxias liberan enormes cantidades de energía que se pueden observar a miles de millones de años luz de distancia. Esta energía proviene de la fricción de la materia que cae contra sí misma; ninguna radiación puede emanar del propio agujero negro.
Los agujeros negros se encuentran entre los fenómenos astrofísicos más intrigantes del universo. Han capturado la imaginación del público y el estudio dedicado por muchos físicos famosos, incluidos Albert Einstein y Stephen Hawking. Los agujeros negros son interesantes desde la perspectiva de los físicos porque pueden caracterizarse exhaustivamente por solo tres valores: su masa, rotación y carga. Se utilizan teorías ligeramente diferentes para describir el comportamiento de los agujeros negros que son giratorios frente a no giratorios, cargados frente a neutros.
La mayor distinción entre los agujeros negros no es su rotación o carga, sino su masa. Los agujeros negros conocidos se agrupan alrededor de dos niveles de masa: los agujeros negros de masa estelar, que van desde 1.5 a 14 masas solares, y los agujeros negros supermasivos, con millones o miles de millones de masas solares. Los agujeros negros estelares se crean cada vez que una estrella con más de 20 masas solares agota todo su combustible nuclear y colapsa.
Los agujeros negros supermasivos probablemente se formaron hace miles de millones de años, al principio de la historia del universo, y siguen existiendo en la actualidad. Actualmente se piensa que cada galaxia tiene un agujero negro supermasivo en su centro, y se sospecha que se han observado al menos 30. La mayoría de los astrónomos creen que Sagitario A *, un área del tamaño de un sistema solar que contiene 2.6 millones de masas solares, es el agujero negro supermasivo de la Vía Láctea.
Hay dos categorías adicionales de agujero negro que pueden existir. El primero son los agujeros negros intermedios, con masas entre 14 y millones de masas solares. Las fuentes de rayos X ultraluminosas, fuentes sostenidas de rayos X en otras galaxias, son posiblemente agujeros negros de masa intermedia en proceso de acumulación de materia. Si estos son realmente agujeros negros de masa intermedia, tienen una masa cercana a cien mil masas solares. Algunos astrónomos también han observado un objeto cerca del centro de nuestra galaxia que, según la teoría, es un agujero negro de masa intermedia con 1,300 masas solares.
El segundo tipo de agujero negro no confirmado serían los microagujeros negros, que serían creados en aceleradores de partículas o por el Big Bang. Aún no se ha observado ninguno, aunque algunos astrofísicos sospechan que existen y están diseñando telescopios para buscarlos.