Černé díry jsou jedny z nejzáhadnějších objektů vesmíru. Dost špatně se zkoumají, protože nejen, že leží hrozně daleko, ale zejména proto, že jsou černé. To vytváří zapeklitý problém, protože pozadí vesmíru je také černé. Pozorovatelé je tak nemohou vůbec vidět.

Černá díra například může vzniknout jako závěrečné stádium života velmi hmotných hvězd. Ve chvíli, kdy hvězdě dojde palivo, zhroutí se do svého středu. Dojde k obrovskému stlačení hmoty do velmi malého prostoru a vznikne černá díra. V průběhu života pak černé díry přitahují svojí gravitační silou další a další hmotu a jejich gravitační síla tím výrazně narůstá. Díky tomu jsou černé díry tak hmotné, že do nich „padají“ i částice jako jsou fotony – světlo. Horizont událostí je hranice, za kterou se již světlo nemůže vrátit zpět do okolního prostoru a musí nevyhnutelně skončit v černé díře. Důsledkem tak je, že černá díra nic nevyzařuje a neodráží a tak ji nelze pozorovat přímo. Díky své obrovské přitažlivosti si tak černá díra vytvoří vlastní uzavřený vesmír, za tzv. horizontem událostí, a nedovolí žádnému elektromagnetickému záření, aby se odtud dostalo do okolního prostoru. Pokud pozorujeme černou díru, vidíme vždy jen projevy její obrovské gravitační síly na své okolí, nikoli přímo černou díru.

Výzkum černých děr je sice extrémně složitý, ale vědecké poznání zaznamenalo v poslední době velký pokrok. Například v roce 2019 se podařilo mladé vědkyni Katie Bauman z MIT vytvořit algoritmus, který umožnil vyfotografování černé díry, respektive projevů hmoty a energie, která byla kolem pozorované černé díry nashromážděna.