Zwarte gaten zijn geen vaste objecten in de traditionele zin van het woord. Het zijn gebieden in de ruimtetijd waar de zwaartekracht zo sterk is dat niets, zelfs licht niet, kan ontsnappen. De grens van dit gebied wordt de gebeurtenishorizon genoemd. Binnen de gebeurtenishorizon is de ruimtetijd zo vervormd dat de wetten van de natuurkunde, zoals wij die begrijpen, niet meer werken.

Zwarte gaten ontstaan ​​wanneer een ster onder zijn eigen zwaartekracht instort. Wanneer de kern van de ster voldoende compact wordt, ontstaat er een singulariteit:een punt met een oneindige dichtheid en geen volume. De singulariteit wordt omgeven door de gebeurtenishorizon.

De fysieke samenstelling van een zwart gat is nog niet goed begrepen. Sommige natuurkundigen geloven dat zwarte gaten bestaan ​​uit een soort materie die 'quark-gluonplasma' wordt genoemd. Quark-gluonplasma is een toestand van materie die bestaat bij extreem hoge temperaturen en dichtheden. Er wordt aangenomen dat het bestond in het vroege heelal, net na de oerknal.

Andere natuurkundigen geloven dat zwarte gaten bestaan ​​uit een soort materie die ‘vreemde materie’ wordt genoemd. Vreemde materie is een soort materie die vreemde quarks bevat, een van de zes soorten quarks waaruit protonen en neutronen bestaan. Men denkt dat vreemde materie zeer compact en stabiel is, en het is mogelijk dat deze zich in het centrum van zwarte gaten bevindt.

De ware aard van zwarte gaten is nog steeds een mysterie en het is een van de meest actieve onderzoeksgebieden in de natuurkunde.