Een zwart gat is een gebied in de ruimtetijd met extreem sterke zwaartekrachten, waaruit niets – zelfs licht niet – kan ontsnappen. De algemene relativiteitstheorie voorspelt dat een voldoende compacte massa de ruimtetijd kan vervormen tot een zwart gat. De grens van dit gebied wordt de gebeurtenishorizon genoemd. Alles, inclusief licht, dat door de waarnemingshorizon gaat, zit gevangen in het zwarte gat en kan niet ontsnappen.

Zwarte gaten worden gevormd door de zwaartekrachtinstorting van massieve sterren of andere objecten. Wanneer een ster sterft, kan deze onder zijn eigen zwaartekracht instorten, waardoor een zwart gat ontstaat als hij voldoende massief is. De overblijfselen van de ster, zoals de elektronen, protonen en neutronen, worden in een kleine ruimte samengeperst en vormen zo een singulariteit. Het zwaartekrachtveld rond de singulariteit is zo sterk dat niets kan ontsnappen.

Zwarte gaten worden ingedeeld in verschillende typen op basis van hun eigenschappen, zoals hun massa, lading en rotatie. Stellaire zwarte gaten worden gevormd door het instorten van massieve sterren. Superzware zwarte gaten, die veel massiever zijn dan stellaire zwarte gaten, worden aangetroffen in de centra van de meeste sterrenstelsels. Er wordt aangenomen dat primordiale zwarte gaten in het vroege heelal zijn gevormd.

De studie van zwarte gaten is een belangrijk onderzoeksgebied in de theoretische natuurkunde en astrofysica. Zwarte gaten bieden een unieke kans om de voorspellingen van de algemene relativiteitstheorie te testen en de aard van de zwaartekracht te begrijpen. Ze zijn ook het onderwerp geweest van veel speculatie en populaire cultuur, vaak afgeschilderd als mysterieuze en gevaarlijke objecten.