天上的恒星也有生有死。一颗恒星死了，它变成什么？它的死亡过程是怎样的？
天文学家回答说：不同质量的恒星，死亡过程不同。恒星之死有三种不同的结局：白矮星、中子星、黑洞。
黑洞是什么？黑洞是深不见底的洞吗？不是。黑洞是一种非常特殊的天体，它穿着隐身衣，谁也看不见它，即使用强光照射、用雷达探测，也探寻不到它的踪迹。但它却又是存在的。它是比铁还要沉重得多的物质。黑洞是一颗极其光辉灿烂的大质量恒星在暴死之后留下的遗骸。在银河系内外，天文学家们已经找到了黑洞存在的证据。
早在1796年，法国数学家、天文学家拉普拉斯就预言：“一个密度如地球而直径为250个太阳的发光恒星，由于其引力的作用，将不允许任何光线离开它，由于这个原因，宇宙中最大的发光天体不会被我们看见。”
他计算出，如果一个天体的质量和半径大到一定程度，以光速运动的物体将不能逃脱该天体的引力束缚，光线传不出来，外界看不见它，这个天体就是绝对黑暗的。
地球的质量很小，任何天体只要有超过11.2千米／秒的运动速度，就可以逃出地球的引力束缚。从太阳表面逃脱太阳引力束缚的速度也只需600千米／秒，而光子的运动速度高达30万千米／秒，它当然可以轻而易举地飞向宇宙各处，使我们看见太阳的灿烂光辉。所有发光恒星，它们的引力都不足以拉住光线，达不到拉普拉斯所说的条件。
100多年后，爱因斯坦于1915年发表了广义相对论。年轻的德国天文学家史瓦西根据广义相对论的原理计算出，如果某个天体的全部质量都压缩到很小的称为“引力半径”的范围之内，该天体周围的空间就足够弯曲到能够把所有的物质包括光子都囚禁起来。从外界看，这个天体也是绝对黑暗的。
史瓦西对黑洞作了重新预言：存在一种不旋转、不带电、球状对称的天体。构成这种天体的条件是：当某一天体的质量与半径之比约等于6750亿亿亿克／厘米时，由于其强大的引力，光和其他一切物质都不可能从它上面逃逸。任何物质接近这种天体时，都会被它强大的引力所吸收，像掉进了洞里。
1968年美国天文学家惠勒为这种天体取名为“黑洞”。
一般说的黑洞半径，是指它的引力半径，或称史瓦西半径。它并不等于黑洞的真实表面，而只表示视线无法进入的范围而已，天文学家们提出了许多种关于黑洞的看法，其中一个共同点是：黑洞是一个引力极其巨大的空间区域，任何接近它的物质，包括光线在内，都要被吸进这个空间中去而无法逃出。如果光都逃逸不出来，其他东西更不可能逃逸，都会被引力拉回去。
如果说，拉普拉斯所处的时代，人们对光和引力的本质还不甚了解，其计算结果很难与现实宇宙相联系，那么，史瓦西的计算建立在现代物理学坚实的基础上，其可信的程度是不容忽视的。
按史瓦西的计算公式，引力半径的大小只与天体的质量有关。像太阳这样质量的恒星，引力半径是2.95千米。如果把太阳的全部质量都压进直径5.9千米的球，太阳将成为黑洞，永远不再发光。与地球质量相当的引力半径只有8.9毫米。如果把属于地球的一切物质，包括大气、海洋、山脉、河流、人和一切生物统统压缩到直径1.78厘米的小球内，被压缩后的地球引力就足够大，地球就会成为一个黑洞。当然，地球被凭空压缩而变成黑洞的可能性是不存在的，太阳也永远不会具备被压缩成黑洞的条件。然而，1939年，美国物理学家奥本海默却计算出，一颗质量超过太阳质量三倍而又没有任何热核反应的“冷”恒星，一定会在自身引力的作用下塌缩成为黑洞。
在银河系这个恒星大家族中，太阳只是小字辈，有许多比太阳质量大几倍、几十倍的恒星。由质量产生的引力是指向恒星中心的，强大的引力最终会成为使恒星崩溃的魔掌。幸亏在恒星内部的高温高压条件下，原子核进行着强烈的聚变反应，这种热核反应释放出来的核能与聚向中心的引力相抗衡，使恒星维持着稳定的状态，同时向外界辐射出强大的光和热能，时间长达几十、几百亿年。有热核反应的恒星当然不是“冷”恒星，而是有很高温度的天体。但是，热核反应不可能永恒持久。当核燃料消耗殆尽的时候，引力魔掌就要显示出它的绝对权威，使恒星走向毁灭而死亡。
大质量恒星死亡以后，它的尸骨就是黑洞。在宇宙的漫长历史中，很多恒星应该烧尽了它们的核燃料并坍缩了。
仅仅在我们的星系中，大约总共有2000亿颗可见恒星。黑洞的数目甚至比可见恒星的数目要大得多。这样巨大数量的黑洞的额外引力就能解释为何目前我们星系具有这样的转动速率，仅仅可见恒星的质量是不够的。我们还有某些证据说明，在我们星系的中心有大得多的黑洞，其质量大约是太阳的10万倍。星系中的恒星若十分靠近这个黑洞时，作用在它的近端和远端上的引力之差或潮汐力会将其撕开，它们的遗骸以及其他恒星所抛出的气体将落到黑洞上去。
光线都会被吸引进去，逃逸不出来，因此，黑洞是看不见的天体，那么怎样知道黑洞的存在呢？
天文学家们通过探测发现，当黑洞吞吃周围物质时，会发出强大的X射线。X射线是波长为0.001～10纳米范围的高能电磁波辐射。如果两个巨大的恒星组成双星系统，其中一个已经超爆、死亡，变成黑洞；而另一个是仍在壮年的超巨星，两者又靠得近，那么黑洞就会大量吞吃同伴的外围物质，发出强大的X射线。美、俄、德等国家发射的X射线探测卫星，发现了大量的宇宙X射线源。20世纪70年代，共找到4个符合条件的X射线双星系统，其中最典型的一个叫做天鹅座X－1。
天鹅座X－1是一对双星，亮的那颗是高温蓝色超巨星，半径比太阳大23倍，质量比太阳大25～40倍。那颗看不见的伴星离它3000万千米，质量约为太阳的10～15倍。两星周围有强大的X射线发射。那颗看不见的伴星应当是一个黑洞。第一个被发现的黑洞——天鹅座X－1模型。
到20世纪90年代，天文学家们共发现10个符合黑洞条件的X射线双星。其中两个在银河系之外的大麦哲伦星系中，其余都在银河系中。
已知的黑洞中离我们最近的是V－4641，只有1600光年。