Un trou noir constitue une région de l'espace-temps où l'effondrement gravitationnel a progressé à tel point qu'un horizon des événements se forme—une hypersurface nulle marquant la frontière causale au-delà de laquelle la vitesse d'échappement est égale ou supérieure à la vitesse de la lumière dans le vide, c ≈ 2.99792458 × 10⁸ m s⁻¹. À l'intérieur de cette frontière, toutes les géodésiques temporelles et nulles orientées vers l'avenir se terminent à une singularité centrale (dans les géométries idéalisées de Schwarzschild ou de Kerr), où la courbure de l'espace-temps devient infinie et la relativité générale classique s'effondre. Selon le théorème de l'absence de cheveux (soutenu par des résultats d'unicité pour des solutions électrovacuum stationnaires et axisymétriques des équations de champ d'Einstein), les trous noirs astrophysiques sont entièrement caractérisés par seulement trois paramètres de la famille Kerr–Newman : Masse M Moment angulaire spécifique a = J/M (où J est le moment angulaire) Charge électrique Q (typiquement négligeable dans les contextes astrophysiques, Q ≈ 0) Ainsi, les trous noirs observés sont effectivement des objets de Kerr (rotatifs, non chargés) ou de Schwarzschild (non rotatifs, non chargés). Des observations récentes de ondes gravitationnelles à haute précision des fusions de trous noirs binaires (par exemple, les événements analysés en 2025, y compris GW250114) ont rigoureusement testé et confirmé la nature de Kerr des restes post-fusion, ainsi que le théorème de l'aire de Hawking : l'aire totale de l'horizon A = 4π(r₊² + a²) ne peut pas diminuer au fil du temps, même lors des fusions, avec la surface augmentant comme prévu (ΔA ≥ 0). L'horizon des événements lui-même reste causativement déconnecté des observateurs externes en raison du décalage gravitationnel infini ; la radiation électromagnétique émise près ou à l'intérieur de r = r₊ (r₊ = M + √(M² - a²) en unités géométriques) est exponentiellement atténuée. L'imagerie directe est donc impossible ; au lieu de cela, les observations capturent l'émission de matière dans l'immédiate proximité : Disques d'accrétion — flux de plasma géométriquement fins ou épais spirales vers l'intérieur, chauffés à ~10⁶–10⁹ K par dissipation visqueuse et reconnexion magnétique, produisant une radiation thermique et non thermique à travers les bandes X-rayons à radio. Anneau de photons — orbites de photons instables à ~1.5 r₊ (pour Schwarzschild) créent un anneau brillant et asymétrique via le lentillage gravitationnel de l'émission du disque du côté éloigné. Jets relativistes — lancés par des processus de Blandford–Znajek ou l'extraction magnétohydrodynamique de l'énergie de rotation, s'étendant souvent sur des parsecs à des mégaparsecs. Le télescope de l'horizon des événements (EHT) a imagé l'ombre et l'anneau de photons de M87* (2019, affiné lors de campagnes ultérieures) et Sgr A* (2022, avec des études de polarisation et de variabilité en cours jusqu'en 2025–2026), fournissant des tests directs de la gravité en champ fort, du traînage de cadre (effet de Lense–Thirring) et de la topologie du champ magnétique près de l'horizon. Les avancées récentes (2025–2026) incluent : Confirmation de l'augmentation de l'aire de Hawking dans les résonances de fusion. Spectroscopie XRISM révélant des lignes de fer dominées par la réflexion et déformées, indicatives d'un spin presque maximal (a ≈ 0.998) dans des systèmes à rotation rapide. Découvertes du JWST de trous noirs supermassifs surmassifs (SMBHs) à z > 8 (par exemple, dans des "petits points rouges" et des quasars précoces), avec des masses ≳ 10⁸ M_⊙ dans les ~500 Myr après le Big Bang, remettant en question la croissance standard limitée par Eddington et favorisant des graines lourdes/directes ou des phases de super-Eddington/hyper-accrétion. Les trous noirs de masse stellaire (∼3–100 M_⊙) se forment principalement par effondrement de cœur dans des étoiles massives (M ≳ 20–30 M_⊙), tandis que les variantes de masse intermédiaire (10²–10⁵ M_⊙) et supermassive (10⁶–10¹⁰ M_⊙) proviennent probablement de fusions hiérarchiques, d'accrétion de gaz et de mécanismes de graines dans l'univers primordial.