Черная дыра представляет собой область пространства-времени, где гравитационный коллапс произошел до такой степени, что образуется горизонта событий — нулевая гиперповерхность, обозначающая причинную границу, за которой скорость побега равна или превышает скорость света в вакууме, c ≈ 2.99792458 × 10⁸ м с⁻¹. Внутри этой границы все временные и нулевые геодезические, направленные в будущее, заканчиваются в центральной сингулярности (в идеализированных геометриях Шварцшильда или Керра), где кривизна пространства-времени становится бесконечной, и классическая общая теория относительности перестает действовать. Согласно теореме о «безволосости» (поддерживаемой результатами уникальности для стационарных, осесимметричных, электровакуумных решений уравнений поля Эйнштейна), астрофизические черные дыры полностью характеризуются только тремя параметрами в семействе Керра–Ньюмана: Масса M Специфический угловой момент a = J/M (где J — угловой момент) Электрический заряд Q (обычно незначительный в астрофизических контекстах, Q ≈ 0) Таким образом, наблюдаемые черные дыры фактически являются объектами Керра (вращающимися, незаряженными) или Шварцшильда (невращающимися, незаряженными). Недавние высокоточные наблюдения гравитационных волн бинарных черных дыр (например, события, проанализированные в 2025 году, включая GW250114) строго проверили и подтвердили природу Керра остатка после слияния, наряду с теоремой Хокинга о площади: общая площадь горизонта A = 4π(r₊² + a²) не может уменьшаться со временем, даже во время слияний, при этом площадь поверхности увеличивается, как предсказано (ΔA ≥ 0). Сам горизонт событий остается причинно отключенным от внешних наблюдателей из-за бесконечного гравитационного красного смещения; электромагнитное излучение, испускаемое вблизи или внутри r = r₊ (r₊ = M + √(M² - a²) в геометрических единицах), экспоненциально подавляется. Прямое изображение, таким образом, невозможно; вместо этого наблюдения фиксируют излучение от материи в непосредственной близости: Аккреционные диски — геометрически тонкие или толстые потоки плазмы, спиралевидно движущиеся внутрь, нагреваемые до ~10⁶–10⁹ K за счет вязкого рассеяния и магнитной рекомбинации, производя термическое и нетермическое излучение в диапазоне от рентгеновских до радиоволн. Фотонное кольцо — неустойчивые орбиты фотонов на ~1.5 r₊ (для Шварцшильда) создают яркое, асимметричное кольцо через гравитационное линзирование излучения диска с дальнего края. Релятивистские струи — запускаемые процессами Бландфорда–Знаека или магнитогидродинамическим извлечением вращательной энергии, часто простирающиеся на парсеки до мегапарсеков. Телескоп горизонта событий (EHT) запечатлел тень и фотонное кольцо M87* (2019, уточненное в последующих кампаниях) и Sgr A* (2022, с продолжающимися исследованиями поляризации и изменчивости до 2025–2026 годов), предоставляя прямые тесты сильного поля гравитации, эффекта перетаскивания системы (эффект Ленса–Тирринга) и топологии магнитного поля вблизи горизонта. Недавние достижения (2025–2026) включают: Подтверждение увеличения площади Хокинга в слиянии колец. Спектроскопия XRISM, выявляющая искривленные, отражающие железные линии, указывающие на почти максимальный спин (a ≈ 0.998) в быстро вращающихся системах. Открытия JWST о чрезмерно массивных сверхмассивных черных дырах (SMBH) при z > 8 (например, в "маленьких красных точках" и ранних квазаров), с массами ≳ 10⁸ M_⊙ в течение ~500 Млн лет после Большого взрыва, ставящие под сомнение стандартный рост, ограниченный Эддингтоном, и предпочитающие тяжелые/прямые коллапсирующие семена или сверх-Эддингтоновские/гипераккреционные фазы. Черные дыры звездной массы (∼3–100 M_⊙) формируются в основном в результате коллапса ядра в массивных звездах (M ≳ 20–30 M_⊙), в то время как промежуточные массы (10²–10⁵ M_⊙) и сверхмассивные (10⁶–10¹⁰ M_⊙) варианты, вероятно, возникают в результате иерархических слияний, аккреции газа и механизмов семян в ранней вселенной.