الثقب الأسود هو تجمّع كوني ذو جاذبية هائلة، والتي تقوم بسحب كل شيء حولها لها حتى الضوء، ويتشكّل الثقب الأسود عند موت نجم ضخم، ويحدث ذلك عندما يستنفذ النجم جميع وقوده النووي الحراري الداخلي في آخر مراحل حياته ليصل إلى ما يُسمى بالتفرّد، والتي يكون حجمه فيها صفر، وكثافته لا متناهية،[1] وعلى الرغم من أنّه لا يمكن رؤية الثقوب السوداء، إلا أنّا تمثل حوالي 90% من محتوى الكون، ويذكر أنّ الفيزيائي الأمريكي جون ويلر قد أطلق هذا الاسم عليها في عام 1969م.[2]
تنشأ الثقوب السوادء عندما تنفجر النجوم العملاقة في المراحل الآخيرة من حياتها، وتُسمى عمليات الانفجار هذه بِالمستعرات العظمى (بالإنجليزية: supernovae)، والتي تؤدي إلى بعثرة معظم أجزاء النجم في الفضاء الفارغ، وقد تخلّف هذه الانفجارات بقايا باردة لا تحدث فيها عمليات الاندماج النووري، على عكس النجوم الأصغر التي يحدث فيها الاندماج، حيث إنّ هذه العمليات تساعد على إنتاج طاقة وضغط خارجي ثابت، ومتوازن مع قوى السحب للجاذبية الداخلية الناتجة عن كتلة النجم نفسه، فيؤدي غياب هذه القوى في البقايا الباردة للنجم الكبير إلى انهيار النجم على نفسه، كما يتقلّص الثقب الأسود الناشئ إلى حجم صفر، وكثافة لا متناهية لا يستطيع أي جسم الهروب من جاذبيتها الهائلة حتى الضوء، ليصبح ضوء النجم نفسه محصوراً في مداره، لذلك يُعرف هذا النجم الداكن بالثقب الأسود.[3]
تسحب الثقوب السوداء الكواكب، أو الضوء، أو أي جسم كوني آخر في حال مرّ بالقرب منها، فتصل هذه الأجسام بعدها إلى نقطة اللاعودة، وذلك يعني أنها دخلت في حالة الأفق، وهي الحالة التي يكون من المستحيل لهذه المادة الهروب من الثقب الأسود، لأنّ ذلك يتطلب أن تكون سرعة تحرك هذا الجسم أسرع من سرعة الضوء للهروب منه.[3]
توجد ثلاثة أنواع رئيسية من الثقوب السوداء، حيث يتم تحديد نوع النجم وفقاً لكتلته وحجمه، وهذه الأنواع هي:[4]