Μαύρη τρύπα ονομάζεται ένα σημείο του χωροχρόνου, στο οποίο οι βαρυτικές δυνάμεις είναι τόσο μεγάλες, ώστε τίποτα, ακόμα και η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, όπως το φως να μην μπορεί να διαφύγει από αυτό. Ο όρος είναι επιστημονικός και δεν αναφέρεται σε τρύπα με τη συνήθη έννοια.

Ο όρος «μαύρη τρύπα» επινοήθηκε το 1967 από τον Αμερικανό αστρονόμο και θεωρητικό φυσικό, Τζον Γουίλερ (John Wheeler).

Σύμφωνα με την κλασική, νευτώνεια Μηχανική, κάθε σώμα το οποίο εκτοξεύεται κατακόρυφα προς τα πάνω, από τη Γη και ανάλογα με την αρχική του ταχύτητα, ανεβαίνει σε κάποιο ύψος, για να ξαναγυρίζει στη Γη. Εάν όμως η ταχύτητα εκτόξευσης είναι αρκετά μεγάλη, τότε το σώμα αυτό θα διαφύγει από το βαρυτικό πεδίο της Γης για πάντα.

Οι μαύρες τρύπες δεν μπορούν να παρατηρηθούν άμεσα, αλλά έμμεσα. Όταν ένα αστρικό σώμα πλησιάσει μια μαύρη τρύπα, τότε παράγεται ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με φωτόνια μεγάλης ενέργειας. Αυτή η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία ανιχνεύεται με κατάλληλα όργανα. Να αναφέρουμε ότι οι μαύρες τρύπες δεν περιγράφονται από τους νόμους της νευτώνειας μηχανικής.

Οι μαύρες τρύπες σχηματίζονται, όταν γιγαντιαία άστρα εκρήγνυνται στο τέλος του κύκλου της ζωής τους. Αυτή η έκρηξη ονομάζεται σουπερνόβα. Εάν το άστρο έχει κατάλληλα μεγάλη μάζα, θα καταρρεύσει από μόνο του σε ένα ουράνιο σώμα με πολύ μικρό μέγεθος και τεράστια μάζα. Οι μαύρες τρύπες μπορούν να αναπτυχθούν σε ουράνια σώματα με τεράστιες μάζες, καθώς συνεχίζουν να απορροφούν άλλα ουράνια σώματα γύρω τους. Οι “κανονικές” λεγόμενες μαύρες τρύπες, προέρχονται από τις αστρικές εκρήξεις σουπερνόβα.

Ο Γερμανός αστρονόμος Karl Schwarzschild (Καρλ Σβάρτσιλντ) ανακάλυψε μια μαθηματική λύση των εξισώσεων της γενικής θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν για το βαρυτικό πεδίο που δημιουργείται γύρω από μία σφαιρική και μη περιστρεφόμενη συσσώρευση ύλης. Σύμφωνα με αυτόν το μαθηματικό τύπο, εάν η Γη μετατρεπόταν ξαφνικά σε μαύρη τρύπα, θα είχε ακτίνα παραπλήσια με ένα μπαλάκι πινγκ-πονγκ. Ο Ήλιος αντίστοιχα θα είχε ακτίνα Schwarzschild λίγο μικρότερη από 3 χιλιόμετρα από τα 6,96×105 km που είναι σήμερα.

Στον αστερισμό του Κύκνου και σε απόσταση 6.000 ετών φωτός μακριά από τη Γη, μία μαύρη τρύπα με μάζα 9 φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου έλκει αέρια από το άστρο-συνοδό της, τα οποία καθώς στροβιλίζονται γύρω της θερμαίνονται σε τεράστιες θερμοκρασίες, δημιουργώντας ενεργητικούς πίδακες ακτίνων Χ.

Η επιφάνειά μιας μαύρης τρύπας ονομάζεται ορίζοντας γεγονότων.