Hố đen (lỗ đen hoặc hốc đen) là một vùng trong không - thời gian mà trường hấp dẫn ngăn cản mọi thứ, bao gồm cả ánh sáng cũng không thể thoát ra.
Lỗ đen lần đầu được nhắc đến vào năm 1916 bởi Karl Schwarzschild, người nhận ra chúng là hệ quả tất yếu dựa trên thuyết tương đối rộng của Albert Einstein.
Thuyết tương đối rộng tiên đoán một lượng vật chất với khối lượng đủ lớn nằm trong phạm vi đủ nhỏ sẽ làm biến dạng không thời gian để trở thành lỗ đen.
Xung quanh lỗ đen là một mặt xác định bởi phương trình toán học gọi là chân trời sự kiện, mà tại đó khi vật chất vượt qua nó sẽ không thể thoát ra ngoài lỗ đen được.
Lỗ đen gọi là "đen" bởi vì nó hấp thụ mọi bức xạ và vật chất hút qua chân trời sự kiện. Nếu lý thuyết của Einstein là đúng - và tất cả các bằng chứng đều cho thấy là như vậy - thì lỗ đen chắc chắn phải tồn tại.
NASA cho rằng nếu ngôi sao đó thực sự lớn, thí dụ như bằng 20 lần khối lượng mặt trời, thì phần lõi dày đặc của nó sẽ nổ và chuyển hóa hoàn toàn thành một lỗ đen.
Quá trình phát nổ của phần lõi xảy ra cực kỳ nhanh chóng, chỉ trong vài giây đồng hồ, giải phóng một lượng năng lượng cực lớn dưới dạng một vụ nổ tia gamma. Thực tế là kính thiên văn trên Trái đất đã phát hiện ra nhiều vụ nổ tương tự.
Về bản chất, các lỗ đen sẽ gần như không thể phát hiện ra được. Thực tế là chúng không phát ra bất kỳ ánh sáng hay bức xạ nào. Điều này có nghĩa là chúng có thể ẩn nấp ở mọi nơi trong vũ trụ, nơi chúng ta hay thậm chí là các nhà thiên văn cũng không hề hay biết.
Tuy nhiên, có một cách chắc chắn để phát hiện ra lỗ đen, đó là thông qua hiệu ứng hấp dẫn của chúng đối với các ngôi sao khác. khi quan sát cặp ngôi sao quay quanh quỹ đạo được gọi là HR-6819 vào năm 2020, các nhà thiên văn nhận thấy những điểm kỳ lạ trong chuyển động của chúng.
Sự kỳ lạ này chỉ có thể được giải thích nếu có một vật thể thứ ba, hoàn toàn không nhìn thấy tồn tại ở đó. Các nhà nghiên cứu khi đó khẳng định có một lỗ đen chưa phát hiện nằm trong thiên hà của chúng ta và đang ở rất gần Trái đất, khoảng 1.000 năm ánh sáng.
Một bằng chứng hùng hồn nhất cho thấy sự tồn tại của lỗ đen phải kể tới hình ảnh trực tiếp của lỗ đen siêu lớn ở trung tâm của Messier 87 - thiên hà đang hoạt động được công bố vào tháng 4/2019.
Bức ảnh được chụp bởi Kính thiên văn Chân trời Sự kiện (Event Horizon Telescope), thực tế bao gồm một mạng lưới các kính thiên văn lớn rải rác khắp nơi trên thế giới.
