廣義相對論的理論認為，質量巨大的恒星，在其演化的晚期，隨著核燃料的逐步耗盡，溫度也會漸漸地下降。引力的作用最終將占據主導地位。質量與太陽差不多的恒星，在引力作用下的收縮，將使它們在“暮年”時，成為體積小、密度大的白矮星。一般認為，白矮星的直徑隻有太陽直徑的幾十分之一，其密度則高達每立方厘米幾百千克以上。質量為1.5～2個太陽的恒星，發展到白矮星階段還不會停止，引力的作用最後將使得所有的電子，都被吸引進入原子核，電子和質子相遇，正負電中和後，形成中子。這樣的天體，完全由中子組成，中子一個挨著一個排列。這就是所謂的“中子星”。中子星的密度可以達到每立方厘米1億噸以上！緊接著的問題必然是：質量超過太陽質量兩倍以上的恒星，它們到了晚期將向什麼方向演化呢？理論研究指出：質量比中子星還大的天體，收縮到中子星階段之後，其引力的吸積作用達到了常規物理學所無法理解的“瘋狂”程度。一切我們所知道和能夠想象得到的物質結構形式在巨大的引力場中，都徹底毀滅了。它形成一個“視界麵”，一切接近這個界麵的物質都被吸引進入這個界麵之內，而一切進入這個界麵的物質就再也不會跑出來。這就是理論物理學提出的“黑洞”。
中子星爆炸之前的表麵
原來，天文學家所說的黑洞，不是沒有質量的空間區域，而是存在著巨大質量，但是我們卻看不見的那種獨特的空間區域。因為，這個區域內的引力場太強大了，以至於連光線都無法從其束縛下逃脫出來。它的區域範圍的外界麵，被稱為“視界”，物質一旦進入黑洞的視界，我們就永遠都無法再直接看見它們了。
宇宙中果真存在著黑洞嗎？這個爭論長達半個多世紀之久。在20世紀60年代以前，中子星是否存在都不能證實的情況下，追尋所謂的黑洞，被多數人認為那隻是一批醉心於純理論科學的“科學瘋子”的“神聖使命”罷了。
1967年的夏天，這一切都發生了急劇的變化。因為，天文學家確定無疑地找到了中子星。既然中子星是真實的存在，那麼更大的天體發育成為黑洞就不再應該有什麼疑問了。
於是，探索黑洞的熱度隨之高漲。隨著科學技術手段的飛速進步，30多年來，人類尋找黑洞，可以說是碩果累累。
天文學家是如何判斷黑洞的存在呢？天文學家認定宇宙中廣泛存在著暗物質之後，很顯然黑洞就必然是暗物質的質量高度密集的區域。由此，下述的兩點就成為尋找黑洞的重要依據：
第一，雖然看不見黑洞視界之內的一切，卻可以探測到其附近區域的引力場的異常狀況。這種異常所導致的附近可見天體的運行軌道的“攝動”是完全能夠觀測到的。甚至光線在這個引力異常的區域附近經過時，都會發生彎曲（光線無法穿越黑洞，因為對於光線來說，黑洞也是個隻許進、不許出的特殊空間）。這就為尋找黑洞可能存在的區域提供了重要依據。
第二，在黑洞的視界之外，能量守恒定律仍然是不可移易的法則，運動的物質在進入黑洞之前，運動的速度會越來越快，溫度不斷上升。也就是說，受黑洞巨大質量吸引的物質，不斷地將引力的位能，轉換成為動能、熱能和輻射能。天文學家通過觀測已經證實：以極高的速度環繞黑洞旋轉的高溫物質，在接近黑洞的視界時，已經完全變成了高溫氣態物質。這股高溫氣流被吸入黑洞視界之內的一瞬間，向我們的可見世界發射出相當強烈的X射線輻射。
近幾十年來，天體物理學家，正是根據上述的X射線的輻射，來追尋黑洞的位置。最近的約10年間，科學家不僅找到了大量存在黑洞的證據，確定了許多黑洞的位置，而且還初步將宇宙中的黑洞分為三類：普通恒星黑洞、中等黑洞和“原生超大黑洞”。