חור שחור, גוף קוסמי בעל כוח משיכה אינטנסיבי במיוחד שממנו שום דבר, אפילו לא אור, לא יכול לברוח. חור שחור יכול להיווצר על ידי מותו של כוכב מסיבי. כאשר כוכב כזה מיצה את הדלקים התרמו-גרעיניים הפנימיים שבליבתו בסוף חייו, הליבה הופכת לא יציבה ומתמוטטת בכבידה פנימה על עצמה, והשכבות החיצוניות של הכוכב מפוצצות. המשקל המוחץ של חומר המרכיב הנופל מכל הצדדים דוחס את הכוכב הגוסס לנקודה של אפס נפח וצפיפות אינסופית המכונה הייחודיות.
כוכב: חורים שחורים
אם שריד הליבה של סופרנובה עולה על שני מסות שמש, הוא ממשיך להתכווץ. שדה הכבידה של הכוכב המתמוטט
פירוט מבנה החור השחור מחושב מתוך תורת היחסות הכללית של אלברט איינשטיין. הייחודיות מהווה את מרכז החור השחור ומוסתרת על ידי "פני השטח" של האובייקט, אופק האירועים. בתוך אופק האירועים מהירות המילוט (כלומר, המהירות הנדרשת לחומר כדי לברוח משדה הכבידה של אובייקט קוסמי) חורגת ממהירות האור, כך שאפילו קרני אור לא יכולות לברוח לחלל. רדיוס אופק האירועים נקרא רדיוס שוורצשילד, על שם האסטרונום הגרמני קארל שוורצשילד, שבשנת 1916 ניבא את קיומם של גופות כוכבים שהתמוטטו אשר אינן פולטות קרינה. גודל רדיוס שוורצשילד פרופורציונלי למסת הכוכב המתמוטט. עבור חור שחור שהמסה שלו גדולה פי 10 מזו של השמש, הרדיוס יהיה 30 ק"מ (18.6 מיילים).
רק הכוכבים המסיביים ביותר - אלה של יותר משלושה המוני שמש - הופכים לחורים שחורים בסוף חייהם. כוכבים עם כמות קטנה יותר של מסה מתפתחים לגופים דחוסים פחות, או גמדים לבנים או כוכבי נויטרונים.
בדרך כלל לא ניתן לראות חורים שחורים ישירות בגלל גודלם הקטן וגם בגלל העובדה שהם לא פולטים אור. עם זאת, ניתן לצפות בהם על ידי השפעות שדות הכבידה העצומים שלהם על החומר הסמוך. לדוגמה, אם חור שחור הוא חבר במערכת כוכב בינארי, החומר הזורם לתוכו ממלווהו מתחמם בעוצמה ואז מקרין צילומי רנטגן בשפע לפני שהוא נכנס לאופק האירועים של החור השחור ונעלם לנצח. אחד מכוכבי המרכיבים של מערכת הרנטגן הבינארית Cygnus X-1 הוא חור שחור. בינארי זה, שהתגלה בשנת 1971 בקבוצת הכוכבים Cygnus, מורכב מספיגה כחולה ומלווה בלתי נראה 14.8 פעמים ממסת השמש הסובבת זו את זו בפרק זמן של 5.6 ימים.
לכמה חורים שחורים מקורם ככל הנראה. אסטרונומים שונים העלו השערה כי נפחים גדולים של גז בין-כוכבי אוספים ומתמוטטים לחורים שחורים על-מסיביים במרכזי קוואזרים וגלקסיות. ההערכה היא שמסת גז הנופלת במהירות לחור שחור מפליטה אנרגיה פי מאה יותר מכפי שמשתחררת מכמות המסה זהה באמצעות היתוך גרעיני. בהתאם לכך, התמוטטותם של מיליוני או מיליארדי המוני שמש של גז בין-כוכבי תחת כוח הכבידה לחור שחור גדול תסביר את תפוקת האנרגיה העצומה של קוואזרים ומערכות גלקטיות מסוימות.
חור שחור כה סופר-מסיבי, קשת A *, קיים במרכז גלקסיית שביל החלב. תצפיות על כוכבים המקיפים את עמדתו של מזל קשת A * מדגימות את נוכחותו של חור שחור עם מסה השווה ל- 4,154,000 שמשות. חורים שחורים סופר-מסיביים התגלו גם בגלקסיות אחרות. בשנת 2017 טלסקופ Event Horizon השיג תמונה של החור השחור העל-מסיבי במרכז גלקסיית M87. לחור השחור ההוא יש מסה שווה לשישה וחצי מיליארד סאן, אך היא רחוקה רק 38 מיליארד ק"מ. זה היה החור השחור הראשון שצולם ישירות. ניתן להסיק מקיומם של חורים שחורים גדולים יותר, כל אחד עם מסה השווה ל -10 מיליארד שמשות, מההשפעות האנרגטיות על הגז המסתחרר במהירות גבוהה במיוחד סביב מרכז NGC 3842 ו- NGC 4889, גלקסיות ליד שביל החלב.
קיומו של חור שחור לא סטארסטרי מסוג אחר הוצע על ידי האסטרופיזיקאי הבריטי סטיבן הוקינג. על פי התיאוריה של הוקינג, עלולים להיווצר מספר חורים שחורים קדמוניים זעירים, אולי עם מסה שווה או פחות מזה של אסטרואיד במהלך המפץ הגדול, מצב של טמפרטורות וצפיפות גבוהה במיוחד בה מקור היקום 13.8 מיליארד שנים. לפני. חורים שחורים מיני שחורים אלה, כמו הזן המסיבי יותר, מאבדים מסה לאורך זמן דרך קרינת הוקינג ונעלמים. אם תיאוריות מסוימות של היקום הדורשות ממדים נוספים נכונות, ה- Hadron Collider יכול לייצר מספר משמעותי של חורים שחורים מיני.
