黑洞，是大质量恒星生命演化周期中最终的看不见的遗骸。黑洞什么时候形成，这取决于恒星的质量、寿命，以及恒星内部核聚变的速度。
迄今为止，来自黑洞的信息十分有限，好在我们所在的银河系中可以观察到正处于不同演化阶段的众多恒星。天文学家结合已知的天文物理学知识，已经勾勒出了一幅完整的恒星生命历程的画卷，创造出了令人信服的恒星演化传说。
有学者戏言，理论上讲只要质量足够大或者体积足够小的天体，比如把太阳压缩到半径小于3公里或者把地球压缩到半径为3毫米时，都能成为黑洞。
爱因斯坦方程也预示，物质向内的坍缩在理论上也是会导致这样的必然结果，即最终所有的物质肯定集中在一个密度无穷大的点上。
科学家解释，在宇宙中只有大质量恒星才能够最后演化成黑洞。当恒星内部最后的核燃料耗尽时，其核聚变反应熄灭，向外的核辐射压力消失，星体失去了与引力抗衡的能力。此刻，大获全胜的引力使得红（超）巨星发生急剧的坍缩，坍缩进一步又引起反弹和爆发，爆发使得大量恒星物质被抛射至太空中。
恒星的坍缩和爆发的压力进而使核心被压缩成极其致密的星核，这个致密的星核又分化为白矮星、中子星和黑洞。
1.小质量恒星，历经红巨星阶段，最后演化成白矮星，例如我们的太阳。
2.中等质量恒星，最后历经超新星爆发，进而形成中子星。
3.大质量恒星，晚期超新星爆发后，其核心区最终形成黑洞。
与太阳的寿命长达100亿年不同，大质量恒星的预期寿命仅仅数百万年，或许更短。科学家推测，对一颗质量远大于太阳的恒星来说，外壳对核心的挤压更加剧烈。更致密的星核、更高的压力和温度，使得核聚变速度要比太阳快得多。
大质量恒星只需几百万年就耗尽了核燃料，核聚变“发动机”便停止了，最终通过超新星爆发，其核心坍缩形成了黑洞，恒星宣告死亡。因此，黑洞是大质量恒星演化至数百万年的最后时候形成的，有的甚至不到100万年。
由于黑洞的质量无限致密、不可观测，以及周边时空的极度扭曲，目前除了不可见和已知存在引力之外，天文学家对黑洞内部仍是一无所知。
科学家又是怎样知晓恒星演化成了黑洞呢？
在一个双恒星系统中，两颗恒星相互环绕运动，如果其中一颗子星发生坍缩变成了黑洞，根据引力作用，另一颗子星仍会继续围绕它运动，黑洞的引力仍将继续对另一颗子星产生影响。于是另一颗子星看起来像是在孤单地作环形轨道运动，因为我们看不见黑洞。如果观察到突然仅有一颗恒星有这样的运动，而观察不到另一颗子星，这个时候另一颗子星应该就是由恒星演变成了黑洞。
上图（左）是天文学家已经探测到的第一个黑洞候选者天鹅座X—1号的艺术效果图，这是一个位于银河系中的强x射线源。物质从X—1的伴星HD226868（它被表现为巨大的白色球体）上流出来，在最后坠入黑洞之前形成了一个漩涡状的吸积盘。上图（右）是美国“高能天文台-2”卫星拍摄到的这个黑洞的照片。斯蒂芬·霍金对这颗X—1曾表示，几乎有100%的把握它就是一个黑洞。