حفره های سیاه جذاب ترین و اسرار آمیز ترین اشیای آسمانی هستند. مهم ترین یافته های اختر شناسی سالهای 1960 تپ اختر ها و اختر نماها هستند. تپ اختر ها منابع رادیویی و (حداقل در یک مورد) منبع نوری تپنده منظم هستند. اختر نماها منابع نوری و رادیویی بسیار شدیدی هستند که ظاهراً از زمین فاصله بسیار زیادی زیادی داشته و به اجرام دوردست نیز مشهور هستند.
کشف تپ اختر ها و اخترنماها بیشتر در نتیجه پیشترفتهای اختر شناسی رادیویی تحقق یافت که در سالهای 1970 منجر به جستجوی طبقه تازه ای از اشیای آسمانی شد که عجیب ترین پدیده های فیزیکی در جهانند.این پدیده ها، حفره های سیاه نامیده می شوند. آنها را از این رو به این نام خوانده اند که بی نورندو چون یک جا روبرقی اختری، ماده و انرژی را از فضا می مکند. اختر فیزیکدانان، حفره های سیاه را که بسیار کوچکند، آخرین مرحله تاریخ رندگی ستارگان بسیار بزرگ می دانند. دانشمندان، حفره های سیاه را که بر اثر نیروی گرانش خودشان فرو می پاشند، از تئوری نسبیت عمومی آلبرت انیشتین استنتاج کرده اند. تئوری انیشتین در نظریه جاذبه (گرانش) نیوتون کاملاً تجدید نظر کرده است. اگر یک حفره سیاه در فضای خارجی کشف شود. این رویدادها برای فیزیک و اختر شناسی با اهمیت خواهد بود. فیزیک کلاسیک نمی تواند حفره سیاه را تبیین کند. اگر یک حفره سیاه وجود داشته باشد، نسبیت عمومی به طور واقعی مورد تایید قرار خواهند گرفت. بر سر ستاره در حال احتضاری که بیش از دو برابر خورشید است چه می آید؟ حتی نیروی قوی نیز نمی تواند سرعت فرو پاشی درونی آن را متوقف سازد. و این ستاره کاملاً فرو می پاشد و از مرحله ستاره نوترونی فراتر رفته و حتی به یک شی کوچکتر و چگال تر یعنی حفره سیاه تبدیل می شود.فرو پاشی کامل یه معنای آن نیست که حفره سیاه از روی صفحه جهان محو می شود. همان طور که بوسیله انیشتین توصیف شده است ساختار فضا- زمان فرو پاشی بی پایان را منتفی می کند و به جای آن یک انحنای غیر مادی، نامرئی و واقعی فضا را به وجود می آورد. یک حفره سیاه را می توان به مرد نامرئی سنگین وزنی تشبیه کرد که روی یک نیمکت نشسته است. او دیده نمی شود ولی وزن او درنیمکت فرورفتگی ایجاد می کند.حفره سیاه برای فیزیکدانان نظری چیز تازه ای نیست. در سال 1939ج. اوپنهایمرو هارتلند و اس. اشنایدر برای نخستین بار حفره های سیاه را به عنوان نتیجه ای از نسبیت عمومی پیشنهاد کردند ولی در آن زمان برای تشخیص آنها هیچ راه معلومی وجود ندارد. اما با پیشترفت اخیر اختر شناسی رادیویی و کشف علائم رادیویی توضیح ناپذیر از اعماق فضا، حفره های سیاه به صورت موضوع بسیار مهم اختر شناسی درآمده اند. دانشمندان معتقدند که این اشیای نظری پدیده های با انرژی فوق العاده چون اختر نماها و تپ اختر ها می توانند نقشی داشته باشند. حفره های سیاه و ستارگان نوترونی تنها اشیای شناخته شده در فیزیک هستند که برای انجام مشاهده های اختر شناختی روی چنان فرستنده های بسیار نیرومند تشعشع، به اندازه کافی فشرده و پر جرمند. فیزیکدانان به مدد تجهیزات کوچک، توصیف نسبتاً جامعی از حفره های سیاه به دست داده اند. به عقیده دکتر جان ویلر و دکتر رئو روفینی از دانشگاه پرینستون حفره های سیاه اندازه و شکلی به مفهوم قراردادی آن ندارند اما آنها در محدوده یک قطر 15 کیلومتری عمل می کنند. حفره های سیاه جرمهای متفاوتی بین جرم خورشید و صد میلیون برابر جرم خورشید دارند. حفره های سیاه مثل گرداب عمل می کنند. هر جرم با انرژی سرگردانی که به یک حفره سیاه نزدیک شود (در داخل فاصله معینی که افق آن خوانده می شود) بطور مقاومت ناپدیری به درون گرداب، که همان حفره سیاه، است کشیده می شود. نیروهای کشندی شدید درون حفره های سیاه ماده را در یک سمت می کشد و منبسط می کند و در سمت دیگر می فشرد و خرد می کند و خرد می کند تا آن که آن ماده به کلی تجزیه و جزء فضای خمیده و حفره سیاه شود.خواص دیگر حفره های سیاه از این هم عجیب تر است. زمان و مکان خصوصیات خود را در درون ستاره کاملاً فرو پاشیده ردو بدل می کنند. هر شی در شرایط عادی اندازه خود را نگه می دارد ولی نمی تواند از عمر فیزیکی بگریزد. در درون حفره سیاه بر اشیا عمری نمی گذرد، ولی مداوماً کوچکتر می شوند. مشاهده گران حفره سیاه از فاصله مطمئن و ایمنی نمی توانند واقعاً آن را ببیند، زیرا نور مانند شکلهای دیگر انرژی، تحت تاثیر مکش حفره سیاه است.همچنانکه نور به درون آن کشیده می شود، به طور بی پایانی به انتهای قرمز طیف رنگها تغییر مکان می دهد و حفره سیاه را سیاه و بنابراین نامرئی می کند. اگر حفره های سیاه اندکی مرئی بودند، مشاهده گران، این ستارگان را درست آن گونه که پیش از فرو پاشی هزاران میلیون سال پیش رخ داده بود. علت آن است که وقتی ستاره به حفره سیاه تبدیل می شود، نسبت به ناظران خارج بی درنگ گذشت زمان در آن متوقف می شود. به عقیده دکتر ویلر و دکتر روفینی علائم و اطلاعات مربوط به مرحله های بعدی فرو پاشی هرگز نمی گریزند، بلکه در فرو پاشی خود هندسه (زمانی و مکانی) درگیر می شوند. چند حفره سیاه در جهان وجود دارد؟ به عقیده ای.جی.دابلیو. کامرون از دانشگاه یشیوا ممکن است جهان پر از حفره سیاه باشد. نظریه کیهان شناسی پیش بینی می کند که جهان شامل مقدار مشخصی ماده است. اما اخترشناسان از مشاهده هایشان استنباط کرده اند که تقریباً ماده به اندازه کافی وجود ندارد تا این پیش بینی ها را عملی سازد. ماده مشاهده شده به اندازه قابل ملاحظه ای کمتر از ماده پیش بینی شده است. دکتر کامرون بر آن است که ماده گمشده ممکن است به وسیله شمار زیادی حفره سیاه بلعیده شده باشد.تاریخ شیمیایی جهان نشان می دهد که نخستین ستارگانی که تشکیل شده اند بسیار بزرگ بوده اند و انتظار می رود به حفره های سیاه تبدیل شوند. با قطعیت نمی توان گفت که همه ستارگان ناگزیر به حفره های سیاه مبدل می شوند. دانشمندان نشان داده اند که ستارگان نا متقارن ستارگانی که تقارن کروی تقریباً کامل ندارند به این سرنوشت دچار می شوند. اما به عقیده وای. ب. زلدوویچ فیزیکدانان شوروی و گروه انگلیسی استون هاوکینگ، راجر بن روز و روبرت چراک، عدم تقارن شکلی کوچک، یک ستاره بسیار بزرگ را هرگز در این مرحله گمراه کننده و شگفت انگیز نجات نخواهند داد.