يك حفره سياه فضايی، جسمی است كه سرعت گريز آن بيشتر از سرعت نور باشد. سرعت گريز، به حداقل سرعتی گفته ميشود كه يك جسم بايد دارا باشد تا بتواند از جاذبه جسم ديگری بگريزد.
برای گريز از نيروی جاذبه زمين، سرعت يك جسم بايد به بيش از 40،000 كيلومتر در ساعت برسد. اما برای گريز از حفرة سياه، سرعت جسم بايد به بيش از سرعت نور كه حدود 300،000 كيلومتر در ثانيه است برسد، يعنی سرعت آن، بيش از يك ميليارد و هشتاد ميليون كيلومتر در ساعت باشد.
برای رسيدن به چنين سرعتی، بطور طبيعی، يك مشكل وجود دارد، و آن اين است كه فقط نور چنين سرعتی دارد. چيزهايی كه مثل انسان و سفينة فضائی از ماده ساخته شده اند، حتی نمی توانند حدود آن سرعت را داشته باشند. به همين دليل، هيچ چيزی نمی تواند از حفره سياه بگريزد. اگر نور نتواند از حفره سياه بگريزد، اين بدين معنی است كه ما قادر به ديدن آن نخواهيم بود و در نتيجه، نمی توانيم بفهميم كه چه چيزی در حفره سياه اتفاق ميافتد. در حقيقت عقايد ما در مورد حفرههای سياه از تئوری كلی نسبيت آلبرت انيشتين منشاء ميگيرد. برای دانشمندان مسلم است كه داخل يك حفره سياه فعل و انفعالات فيزيكی ناشناخته زيادی انجام ميگيرد.
حفرههای سياه بازمانده از ستارگان عظيمی هستند كه سوختشان به اتمام رسيده و به اصطلاح مرده اند. البته، فقط ستارگانی كه حجم آنها بيش از سه برابر خورشيد خودمان است، حفرههای سياه بوجود ميآورند. بعضی از اين ستارگان عظيم، منفجر شده و بصورت يك "سوپر نوا"ی درخشان در ميآيند. بعضی سوپر نواها، بطور كامل منفجر شده و چيزی از خود باقی نمی گذارند. اما بعضی ديگر در مركز خودشان فرو ميريزند و همه مواد در آنها با هم محكم برخورد كرده و به هم می چسبند. بستگی به اينكه مركز آنها چقدر عظيم و حجيم باشد، سوپر نواها تبديل به نوترون شده و يا تبديل به حفرههای سياه ميشوند.

به اين خاطر كه ما نميتوانيم خود حفرههای سياه را ببينيم، ممكن است فكر كنيم كه پيدا كردن آنها غير ممكن است. اما به كمك فنآوريهای ستاره شناسی، اولين آنها در سال 1972 ميلادی كشف شد. نام اين حفره Cyghus x-1 و متعلق به كهكشان راه شيری است. با وجود اينكه خود حفرههای سياه ديده نميشوند، اما تاثير قوة جاذبه عظيم آنها بر ستارههای نزديكشان را ميتوان بررسی كرد. هميشه يك ستاره، با سوپر نوا جفت ميشود و گازهای حاصل از آن ستاره بصورت مارپيچ به داخل سوپر نوا بلعيده ميشوند. حركت مارپيچی گازها، تصوير يك حفره سياه را در مركز سوپر نوا بوجود ميآورد و بدين جهت است كه آن را حفره سياه مينامند.