Lubang hitam adalah objek yang memiliki gravitasi yang sangat kuat sehingga tidak ada apapun yang dapat mengeluarkannya, termasuk sinar, partikel, atau materi apapun. Awalnya, lubang hitam dianggap sebagai solusi matematis dari persamaan-persamaan relativitas khusus Einstein, namun sekarang dianggap sebagai fenomena nyata yang dapat ditemukan di alam semesta.
Lubang hitam terbentuk ketika bintang-bintang yang sangat besar mengalami kegagalan struktural, terutama ketika bintang tersebut telah habis bahan bakar nuklirnya dan tidak dapat lagi mendukung sendiri dirinya melawan tekanan gravitasi. Bintang tersebut akan runtuh ke dalam dirinya sendiri, menyusut menjadi objek yang sangat padat dan berat yang disebut lubang hitam.
Lubang hitam terbagi menjadi tiga jenis utama: lubang hitam mikroskopik, lubang hitam stellar, dan lubang hitam supermasif. Lubang hitam mikroskopik adalah lubang hitam yang sangat kecil, dengan massa sekitar 1-10 miliard kali massa Matahari. Lubang hitam stellar adalah lubang hitam dengan massa yang sama dengan massa sebuah bintang, yaitu antara 1-100 massa Matahari. Lubang hitam supermasif adalah lubang hitam dengan massa yang sangat besar, yaitu antara 100.000-1 miliar massa Matahari.
Lubang hitam dapat terbentuk dari kolaps bintang-bintang yang sangat besar, namun lubang hitam supermasif dapat juga terbentuk dari kolaps galaksi yang sangat besar atau kolaps kluster galaksi. Lubang hitam supermasif sering ditemukan di tengah galaksi, dan dianggap sebagai penghubung gravitasi yang menghubungkan seluruh materi di galaksi tersebut.
Lubang hitam dapat dikenali dari pengaruh gravitasinya terhadap materi di sekitarnya. Sebagai contoh, lubang hitam stellar akan menarik benda-benda yang berada di sekitarnya, termasuk bintang-bintang dan planet-planet, ke dalam orbit yang semakin dekat ke lubang hitam. Materi yang terjebak di orbit lubang hitam akan terus terpental ke arah lubang hitam, dan akan terus terpental dengan kecepatan yang semakin meningkat seiring dengan semakin dekatnya jarak ke lubang hitam.
