الثقب الأسود هو منطقة في الفضاء ذات كثافة مهولة (اى تحوي كتلة بالغة الكبر بالنسبة لحجمها) غالبا تفوق مليون كتلة شمسية ، تصل الجاذبية فيها إلى مقدار لا يستطيع الضوء الإفلات منها ، ولهذا تسمى ثقبا أسودا. يتكون الثقب الأسود بتجمع مادة كثيرة تنضغط تحت تأثير جاذبيتها الخاصة، وتلتهم معظم ما حولها من مادة حتى تصل إلى حالة ثقب أسود. كل هذا يحدث فيها بفعل الجاذبية . وهي نفس قوة الثقالة التي تتكون بواسطتها النجوم ، ولكن النجوم تتكون من كتل صغيرة نسبيا ؛ فالشمس مثلا لها 1 كتلة شمسية ، أما الثقب الأسود فهو يكون أكثر كتلة من 1 مليون كتلة شمسية.

تزداد الكثافة للثقب الأسود (نتيجة تداخل جسيمات ذراته وانعدام الفراغ البيني بين الجسيمات)، فتصبح قوّة جاذبيته قوّية إلى درجة تجذب أي جسم يمر بالقرب منه، مهما بلغت سرعته وتبتلعه. وبالتالي تزداد كتلة المادة الموجودة في الثقب الأسود. وبحسب النظرية النسبية العامة لأينشتاين، فإن جاذبية ثقب أسود تقوّس الفضاء حوله مما يجعل شعاع ضوء يسير فيه بشكل منحني ، بدلا من سيره في خط مستقيم .

في النسبية يعرف الثقب الأسود بصورة أدق على أنه منطقة من الزمكان تمنع فيها جاذبيته كل شيء من الإفلات بما في ذلك الضوء.

يمتص الثقب الأسود الضوء المار بجانبه بفعل الجاذبية، وهو يبدو لمن يراقبه من الخارج كأنه منطقة من العدم، إذ لا يمكن لأي إشارة أو موجة أو جسيم الإفلات من منطقة تأثيره فيبدو بذلك أسود.أمكن التعرف على الثقوب السوداء عن طريق مراقبة بعض الإشعاعات السينية التي تنطلق من المواد عند تحطم جزيئاتها نتيجة اقترابها من مجال جاذبية الثقب الأسود وسقوطها في هاويته.

لتتحول  الكرة الأرضية إلى ثقب أسود، يستدعي ذلك تحولها إلى كرة نصف قطرها 0.9 سم وكتلتها نفس كتلة الأرض الحالية، بمعنى انضغاط مادتها لجعلها بلا فراغات بينية في ذراتها وبين جسيمات نوى ذراتها، مما يجعلها صغيرة ككرة الطاولة في الحجم ووزنها الهائل يبقى على ما هو عليه، حيث إن الفراغات الهائلة بين الجسيمات الذرية نسبة لحجمها الصغير يحكمها قوانين فيزيائية لا يمكن تجاوزها أو تحطيمها في الظروف العادية .