Чорна діра становить область простору-часу, де гравітаційний колапс відбувся настільки сильно, що утворюється горизонт подій — нульова гіперповерхня, що позначає причинну межу, за якою швидкість втечі дорівнює або перевищує швидкість світла у вакуумі, c≈ 2.99792458 × 10⁸ м с⁻¹. У межах цієї межі всі орієнтовані на майбутнє часові та нульові геодезичні завершуються центральною сингулярністю (в ідеалізованих геометріях Шварцшильда чи Керра), де кривина простору-часу стає нескінченною, а класична загальна теорія відносності руйнується. Згідно з теоремою про відсутність волосся (підтвердженою результатами унікальності для стаціонарних, аксіметричних, електровакуумних розв'язків рівнянь поля Ейнштейна), астрофізичні чорні діри повністю характеризуються лише трьома параметрами сімейства Керра–Ньюмана: Mass M Питомий кутовий момент a = J/M (де J — кутовий момент) Електричний заряд Q (зазвичай незначний в астрофізичних контекстах, Q ≈ 0) Таким чином, спостережувані чорні діри фактично є об'єктами Керра (обертові, без заряду) або Шварцшильда (необертові, незаряджені) об'єктами. Останні високоточні гравітаційні хвильові спостереження подвійних злиттів чорних дір (наприклад, події, проаналізовані у 2025 році, включно з GW250114) ретельно перевірили і підтвердили природу Керра залишків після злиття, а також теорему про площу Гокінга: загальна площа горизонту A = 4π(r₊² + a²) не може зменшуватися з часом, навіть під час злиттів, при цьому площа поверхні збільшується, як передбачено (ΔA ≥ 0). Сам горизонт подій залишається причинно відокремленим від зовнішніх спостерігачів через нескінченний гравітаційний червоний зсув; електромагнітне випромінювання, що випромінюється поблизу або всередині r = r₊ (r₊ = M + √(M² - a²) у геометричних одиницях), експоненційно пригнічується. Отже, пряма візуалізація неможлива; замість цього спостереження фіксують випромінювання речовини в безпосередній близькості: акреційні диски — геометрично тонкі або товсті потоки плазми, що спірально рухаються всередину, нагріваються до ~10⁶–10⁹ K внаслідок в'язкої дисипації та магнітного повторного з'єднання, створюючи теплове та нетермічне випромінювання через рентгенівські до радіодіапазони. Фотонне кільце — нестабільні орбіти фотонів на ~1,5 r₊ (для Шварцшильда) створюють яскраве, асиметричне кільце за допомогою гравітаційного лінзування дискового випромінювання з протилежного боку. Релятивістські струмені — запускаються процесами Бландфорда–Знаєка або магнітогідродинамічним вилученням обертальної енергії, часто розширюючи парсеки до мегапарсеків. Телескоп горизонту подій (EHT) зобразив тіньове та фотонне кільце M87* (2019, уточнено в наступних кампаніях) та Sgr A* (2022, з триваючими дослідженнями поляризації та мінливості протягом 2025–2026 років), забезпечуючи прямі тести гравітації сильного поля, перетягування кадру (ефект Ленса–Тіррінга) та топології магнітного поля поблизу горизонту. Останні досягнення (2025–2026) включають: підтвердження збільшення зони злиття Hawking. Спектроскопія XRISM виявила викривлені, доміновані відбиттям залізні лінії, що свідчать про майже максимальний спін (≈ 0,998) у швидкообертаючих системах. Відкриття JWST надмасивних надмасивних чорних дір (SMBH) на z > 8 (наприклад, у «маленьких червоних точках» і ранніх квазарах), з масами ≳ 10⁸ M_⊙ в межах ~500 млн років після Великого вибуху, кидаючи виклик стандартному обмеженому Еддінгтоном росту і надаючи перевагу важкому/прямому колапсу або супер-Еддінгтонським/гіперакреційним фазам. Чорні діри зоряної маси (∼3–100 M_⊙) утворюються переважно внаслідок колапсу ядра масивних зірок (M ≳ 20–30 M_⊙), тоді як варіанти середньої маси (10²–10⁵ M_⊙) та надмасивні (10⁶–10¹⁰ M_⊙) варіанти, ймовірно, виникають через ієрархічні злиття, акрецію газу та насіннєві механізми в ранньому Всесвіті.