سیاهچاله ناحیه‌ای از فضا - زمان است که گرانش آن به حدی نیرومند است که هیچ چیز - حتی ذرات و تابش‌های الکترومغناطیسی مثل نور - نمی توانند از میدان گرانش آن بگریزد.سیاهچاله هیولایی همه چیزخوار (گاز،گرد و غبار،سیارات و حتی ستاره های کامل) است.
نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین پیش‌بینی میکند که وقتی یک جرم به اندازه کافی فشرده شده می‌تواند سبب تغییر شکل و خمیدگی فضا - زمان و تشکیل سیاهچاله شود. مرز این ناحیه از فضا - زمان که هیچ چیزی پس از عبور از آن نمی‌تواند به بیرون برگردد را افق رویداد می نامند. صفت «سیاه» در نام سیاهچاله برگرفته از این واقعیت است که همه نوری که از افق رویداد آن می گذرد را به دام می‌اندازد.
سیاهچاله‌های ستاره‌ای در جریان فروپاشی ستاره‌های بزرگ در یک انفجار ابرنواختری (SuperNova) درپایان چرخه زندگیشان بوجود می‌آیند. جرم یک سیاهچاله پس از شکل‌گیری می‌تواند با دریافت جرم از پیرامونش افزایش یابد. با جذب ستارگان پیرامون و بهم پیوستن سیاهچاله‌های گوناگون، سیاهچاله‌های کلان جرم با جرمی میلیون‌ها برابر خورشید تشکیل می‌شوند.
یک سیاهچاله به دلیل اینکه نوری از آن خارج نمی‌گردد نادیدنی است، اما می‌تواند بودن خود را از راه کنش و واکنش با ماده از پیرامون خود نشان دهد.بدین صورت که گازهایی که قرار است توسط سیاهچاله بلعیده شوند با سرعتهایی بالا نزدیک به سرعت نور به دور آن میچرخند این سرعت و فشار بالا موجب ایجاد گرمای شدید (در حد میلیون و حتی میلیارد درجه) میشود و همچنین پرتوهای ایکس،گاما و ... گسیل میکند،از این رو میتوان سیاهچاله را شناسایی کرد.
افق رویداد (Event Horizon) :
مهمترین ویژگی که یک سیاهچاله را تعریف میکند پیدایش افق رویداد است. افق رویداد به شکل کروی یا تقریباً کروی حول نقطه مرکزی سیاهچاله‌است. این کره ناحیه‌ای از فضا - زمان است که عبور نور و ماده از آن تنها در یک جهت و به طرف درون آن ممکن است. درون این کره سرعت گریز از سرعت نور بیشتر خواهد بود، و از آنجاییکه هیچ جسمی توانایی حرکت با سرعت بیشتر از سرعت نور را ندارد، هیچ جسمی توانایی گریز از این منطقه را ندارد. هر جرم یا انرژی که به یک سیاه چاله نزدیک شود، در داخل فاصله معینی که افق رویداد آن خوانده میشود، به‌طور مقاومت ناپذیری به درون سیاه چاله کشیده میشود. نوری که از اطراف یک سیاه چاله عبور میکند، اگر به افق رویداد نرسد، روی مسیری منحنی شکل از کنار آن می‌گذردو اگر به افق رویداد برسد، در سیاه چاله سقوط میکند. افق رویداد را از این رو به این نام می‌خوانند که از درون آن اطلاعات راجع به آن رخداد به مشاهده‌کننده نمی‌رسد و مشاهده‌کننده نمی‌تواند یقین حاصل کند که این اتفاق رخ داده‌است.
تکینگی ( Singularity) :
براساس نسبیت عام، مرکز یک سیاهچاله یک نقطه تکینگی گرانشی است، ناحیه‌ای که درآن خمیدگی فضا - زمان بی‌نهایت میشود.برای یک سیاهچاله غیر چرخان این ناحیه به شکل یک نقطه منفرد و برای یک سیاهچاله چرخان به شکل یک تکینگی حلقوی روی صفحه چرخش خواهد بود.در هردوی موارد حجم ناحیه تکینگی صفر است. به همین دلیل چگالی ناحیه تکینگی، بی‌نهایت خواهد بود.
ناظری که به درون یک سیاهچاله سقوط میکند به محض اینکه از افق رویداد بگذرد دیگر نمی‌تواند در مقابل سرازیر شدن به سوی نقطه تکینگی جلوگیری کند. این ناظر می‌تواند تنها تا میزان محدودی زمان سقوطش را با سرعت گرفتن در جهت مخالف طولانی‌تر کند اما سرانجام به نقطه تکینگی سقوط خواهد کرد. زمانی که به این نقطه برسد به چگالی بی‌نهایت برخورد میکند و جرم آن به جرم سیاهچاله افزوده میشود. البته پیش از این اتفاق در طی فرایندی که به اسپاگتی سازی یا اثر نودلی معروف است، اجزای وی بر اثر نیروهای جزر و مدی در حال گسترش از هم گسیخته میشود.
طبقه‌بندی بر اساس جرم :
سیاه چاله‌های کلان جرم
جرمی بین چندمیلیون تا چند میلیارد برابر جرم خورشید دارند و در مرکز همه (تقریبا) کهکشان‌ها از جمله کهکشان راه شیری وجود داشته باشند.
سیاهچاله‌های جرم متوسط
شکاف بین جرم سیاهچاله‌های معمولی و سیاهچاله‌های کلان جرم، اخترشناسان را بر آن داشت که به جستجوی سیاهچاله‌هایی با جرم صد تا صد هزار برابر جرم خورشید برآیند. یکی از روش‌های مشاهدهٔ این‌گونه سیاهچالهها یافتن منابع اشعه با شدت زیاد است. منابع فوق درخشان پرتو ایکس در کهکشان‌های نزدیک ممکن است سیاهچاله جرم متوسط باشند.
سیاهچاله‌های ستاره ای
این سیاهچالهها از رمبش گرانشی ستاره‌های بزرگ بوجود می‌آیند. این سیاهچالهها جرمی بین سه تا چند ده برابر جرم خورشید دارند. بهترین نامزدهای احتمالی برای این دسته از سیاهچالهها، منظومه‌های دوتایی گسیل‌کننده اشعه X هستند که در اوایل دهه هفتاد مورد توجه قرار گرفتند. یکی از دو جسم در این منظومه‌ها قابل مشاهده نیست که نامزد سیاهچاله بودن است. ماده از ستاره ندیم به سیاهچاله می‌ریزد و پرتو ایکس تابش میکند.
ریزسیاهچاله‌ها
این سیاهچالهها سیاهچاله‌های بسیار کوچکی هستند. جرم این سیاهچالهها به اندازه‌ای کوچک است است که در آنها اثرات مکانیک کوانتومی اهمیت زیادی پیدا میکند و از این رو به نام سیاهچاله‌های مکانیم کوانتومی نیز شناخته می‌شوند. محاسبات هاوکینگ نشان می‌دهد که هرچه سیاهچاله کوچکتر باشد سرعت تبخیر آن بیشتر است و در نتیجه ریزسیاهچاله‌ها در صورت بوجود آمدن احتمالاً در لحظه‌ای تبخیر شده و منفجر می‌گردند.
سیاهچاله کلان جرم (Supermassive Black Hole) یک ابر هیولای واقعی :
سیاهچاله کلان جرم بزرگترین نوع سیاهچاله در کهکشان‌هاست که در مرکز تقریباً همه کهکشان‌ها یافت می شود.این سیاهچالهها پر جرم‌ترین نوع سیاهچالهها هستند و گرانش بسیار زیادی دارند که در جهان بی نظیر است.کهکشان ما نیز در مرکز خود یک سیاهچاله کلان جرم (کمان ای) با جرم سه میلیون برابر جرم خورشید دارد.
این نوع سیاهچاله ها می توانند دارای جرمی معادل صدها هزار تا چندین میلیارد برابر جرم خورشید باشند. همچنین در مرکز کهکشان ان‌جی‌سی ۴۲۶۱ سیاهچاله‌ای کلان‌جرم با ۴۰۰ میلیون جرم خورشید می باشد.
امروزه به گستردگی پذیرفته شده‌است که در مرکز همه (تقریباً) کهکشان‌ها (نه تنها کهکشان‌های فعال) یک سیاهچاله کلان جرم قرار گرفته‌است.همبستگی تجربی نزدیک بین جرم این چاله و پراکندگی سرعت در بخش برآمده خود کهکشان که به رابطه‌ام - سیگما (M-Sigma)معروف است، قویا پیشنهاد میکند که ارتباطی بین شکل‌گیری سیاهچاله و شکل‌گیری خود کهکشان وجود دارد.
سیاهچالهها برخلاف تصور نادرست ایجادشده از آنها، هر آنچه در اطراف آنهاست را به درون خود نمی‌مکند.اجرامی که وارد افق رویداد شوند راه خروجی ندارند.
