หลุมดำ (Black hole) คือวัตถุอวกาศที่มีแรงโน้มถ่วงมหาศาลจนแม้แต่แสงก็ไม่สามารถหนีออกจากได้ หลุมดำเกิดจากการสลายตัวของดาวฤกษ์ที่หมดอายุขัยแล้ว โดยแกนกลางของดาวฤกษ์จะยุบตัวลงจนเหลือเพียงวัตถุขนาดเล็กที่มีความหนาแน่นสูงมาก หลุมดำแบ่งออกเป็น 3 ประเภท หลุมดำมวลยวดยิ่ง (Supermassive black hole) : พบได้ทั่วไปในใจกลางของกาแล็กซี อาจมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์หลายพันล้านดวง
หลุมดำมวลขนาดกลาง (Intermediate-mass black hole) มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์หลายล้านดวง
หลุมดำมวลดาว (Stellar-mass black hole) มีมวลเท่ากับหรือมากกว่าดวงอาทิตย์ประมาณ 10 เท่า