ปกติแล้วดาวฤกษ์ที่กำลังจะสิ้นอายุขัย จะค่อย ๆ ดับลงกลายเป็นดาวแคระขาว หรือดาวนิวตรอนในที่สุด แต่หากดาวฤกษ์ดวงนั้น มีมวลหลงเหลืออยู่มากกว่าดวงอาทิตย์สามเท่าขึ้นไป ขณะที่ดับลงถึงจุดหนึ่ง มันจะถล่มลงเพราะน้ำหนักของตัวเอง จากการบีบอัดของแรงโน้มถ่วง

ทุกสิ่งสามารถเกิดเป็นหลุมดำได้ หากถูกบีบอัดแรงพอ และยิ่งมีมวลมาก ยิ่งใหญ่เท่าไร ก็กลายเป็นหลุมดำได้ด้วยแรงบีบอัดยิ่งน้อยเท่านั้น

โลกเป็นหลุมดำได้ หากถูกบีบอัดเหลือเท่าเม็ดถั่วขนาดใหญ่ ดวงอาทิตย์เป็นหลุมดำได้ หากถูกบีบเหลือเท่าลูกบอลขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 2.9 กิโลเมตร ส่วนหยดน้ำยักษ์ ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่าระบบสุริยะ จะกลายเป็นหลุมดำได้ โดยไม่ต้องมีแรงบีบอัดเลย

ใจกลางของหลุมดำ เป็นเหมือนจุดจุดหนึ่งเรียกว่า สภาวะเอกฐาน หรือ ซิงกูลาริตี้ ที่นักดาราศาสตร์ยังไม่เคยมองเห็นมาก่อน เพราะเป็นจุดที่มีแรงโน้มถ่วงสูงมาก ไม่ว่าอะไรก็จะถูกดึงเข้าไปไม่ให้เล็ดลอดออกมาได้ แม้กระทั่งอนุภาคของแสงโดยบริเวณที่แรงโน้มถ่วงหยุดไม่ให้แสงเล็ดลอดออกมานี้ เรียกว่า “ขอบฟ้าเหตุการณ์” เพราะเราไม่สามารถมองเห็นเหตุการณ์ต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นภายในนั้นได้เลย และไม่รู้ว่าหน้าตาของซิงกูลาริตี้ที่แท้จริงเป็นอย่างไร เราจึงเรียกมันว่า หลุมดำ

แม้จะมองไม่เห็น แต่นักดาราศาสตร์ก็สามารถคาดการณ์การมีอยู่ของหลุมดำได้จากผลกระทบของมัน สิ่งที่ตกลงไปในหลุมดำจะร้อนมาก และแผ่รังสีเอ็กซ์ออกมาให้ได้สังเกตก่อนจะหายไปนั่นเอง ปัจจุบันพบว่า มีหลุมดำขนาดมหึมามากมายในศูนย์กลางของแต่ละกาแล็กซี่ รวมถึงกาแล็กซีทางช้างเผือกของเราด้วย ที่หลุมดำขนาดใหญ่นั้นยังรายล้อมไปด้วยหลุมดำขนาดเล็กอีกเป็นจำนวนมาก