A fekete lyuk olyan �gitest, amelynek a felsz�n�n a sz�k�si sebess�g el�ri vagy meghaladja a f�nysebess�g �rt�k�t. L�tez�s�ket az �ltal�nos relativit�selm�let j�solta meg.

Fekete lyuk keletkezik akkor, ha egy v�ges t�meg a gravit�ci�s �sszeoml�snak nevezett folyamat sor�n egy kritikus �rt�kn�l kisebb t�rfogatba t�m�r�l �ssze. Ekkor az anyag �sszeh�z�d�s�t okoz� gravit�ci�s er� minden m�s anyagi er�n�l nagyobb lesz, s az anyag egyetlen pontba h�z�dik �ssze. Ebben a pontban bizonyos fizikai mennyis�gek (s�r�s�g, t�rid�-g�rb�let) v�gtelenn� v�lnak (l�sd: Gravit�ci�s szingularit�s). A szingularit�st k�r�lvev� t�rr�szben a gravit�ci� olyan er�s, hogy onnan sem anyag, sem f�ny nem szabadulhat ki. E g�mb alak� t�rr�sz hat�rfel�lete az esem�nyhorizont, sugara az �n. Schwarzschild-sug�r. Az esem�nyhorizonton bel�lre ker�l� anyag vagy sug�rz�s belezuhan a szingularit�sba. A fekete lyukak l�tez�se mind elm�letileg, mind csillag�szati megfigyel�sekkel j�l al�t�masztott (p�ld�ul Chandra �rt�vcs�). A lyuk elnevez�s alatt nem a szok�sos �rtelemben vett lyukat kell �rteni, ink�bb a vil�g�r egy r�sz�t, ami mindent elnyel, �s ahonnan semmi nem tud visszat�rni. M�sk�ppen, a fekete lyuk olyan �gitest, mely – hatalmas s�r�s�g�n�l fogva – nagy t�mege ellen�re el�g kicsi, hogy elf�rjen az �ltala l�trehozott esem�nyhorizontban. Ebben az esetben ugyanis az �gitest minden pontja az esem�nyhorizonton bel�l van, teh�t az esem�nyhorizonton k�v�lr�l nem l�that� (fekete lyuk). A fekete lyuk („black hole”) kifejez�st eredetileg John Archibald Wheeler tal�lta ki egy 1967-es New York-i konferenci�n.

Fizikai tulajdons�guk
Mivel a bel�j�k zuhan� anyag gyakorlatilag elvesz�ti szerkezet�t, a fekete lyukaknak mind�ssze h�rom, egym�st�l f�ggetlen tulajdons�guk van: t�meg�k, forg�si sebess�g�k �s (elm�letileg el�rejelzett, a term�szetben el� nem fordul�) elektromos t�lt�s�k.Egyes, k�s�rletileg m�g nem bizony�tott elm�letek szerint bizonyos magfizikai folyamatok sor�n mikroszkopikus fekete lyukak keletkezhetnek. Nagy t�meg� csillagok egyik lehets�ges v�g�llapotak�nt, szupern�varobban�s ut�n a csillagmaradv�ny t�meg�t�l f�gg�en fekete lyuk vagy neutroncsillag keletkezhet. A fekete lyuk keletkez�s�hez el�g nagy t�meg� csillag sz�ks�ges, hogy m�g a bel�le keletkezett neutroncsillag is �sszeroppanjon. Ez a t�meg jelenlegi ismereteink szerint valahol 1,7-2,7 napt�meg k�z�tt van, a legkisebb ismert t�meg� fekete lyuk 3,8 (±0,5) napt�meg�. Ha viszont a csillag t�mege t�l nagy (20-40 napt�meg feletti), akkor m�g a szupern�va-robban�s el�tt a csillagsz�llel annyi anyagot vesz�t, hogy a marad�k t�mege nem el�g a fekete lyuk l�trej�tt�hez, �gy nagyon gyorsan forg� �s nagyon er�s m�gneses t�rrel rendelkez� neutroncsillagok, magnet�rok j�nnek l�tre. T�bb, kisebb fekete lyuk �tk�z�s�vel j�hetnek l�tre a sok�ig keresett k�ztes t�meg� fekete lyukak, ezek t�mege n�h�ny sz�z-n�h�ny ezer napt�meg. Egyel�re nagyon kev�s ilyen fekete lyukat ismer�nk, az NGC 4472 galaxis egyik g�mbhalmaz�ban (val�sz�n�leg a k�zep�n) van ilyen fekete lyuk. Az NGC 5408 galaxisban l�v� egyik ultraf�nyes r�ntgenforr�s (ULX, Ultra Luminous X-ray source) t�meg�t egy �j m�dszerrel megm�rve, 2000 napt�megnyinek ad�dott, �gy ez is ebbe a ritka csoportj�ba tartozik a fekete lyukaknak. Az ultraf�nyes r�ntgenforr�sokat �ltal�ban a kutat�k a k�ztes t�meg� fekete lyukakkal hozz�k �sszef�gg�sbe. Egyes galaxisok k�z�ppontja (a mi�nk is) tartalmaz nagyon nagy t�meg� (t�bb milli� napt�meg�) szupermassz�v fekete lyukat. A fekete lyukak forg�si sebess�g�r�l nagyon keveset tudunk, egyel�re csak n�h�ny �gitestr�l rendelkez�nk adatokkal. A forg�s sebess�g�t a*-gal jel�lj�k, ennek �rt�ke 0, ha a fekete lyuk nem forog, 1 pedig akkor, ha az �gitest az �ltal�nos relativit�selm�let �ltal megengedett legnagyobb sebess�ggel forog. Az eddig megm�rt forg�si sebess�g� fekete lyukak eset�ben a* mindig 0,95 f�l�tti �rt�knek ad�dott, p�ld�ul a GRS 1915+105 jel� objektumn�l a* 0,98, ez m�sodpercenk�nt t�bb, mint 950 fordulatot jelent. A megfigyelhet� fekete lyukakba az akkr�ci�s korongon kereszt�l folyamatosan anyag �ramlik (ennek sug�rz�sa �rulja el sz�munkra a fekete lyuk l�t�t). Az izz� g�z egyre k�zelebb ker�l az �gitesthez, majd belezuhan. A zuhan�s el�tti, legbels� stabil k�rp�lya (ISCO, Innermost Stable Circular Orbit), melyen az anyag keringhet, �sszef�gg�sben van a lyuk forg�si sebess�g�vel, mert a fekete lyuk forg�sa k�zben mag�val r�ntja a t�rid�-kontinuum  egy darabj�t is (ez az egyetlen olyan fizikai hat�s a k�lvil�gra, mely a forg�ssal van kapcsolatban). A legbels� stabil k�rp�lya sugar�nak m�r�s�b�l k�vetkeztethet�nk a fekete lyuk forg�si sebess�g�re, min�l gyorsabban forog a lyuk, ann�l kisebb ez a sug�r (lyukkal forg� t�rid� mintegy mag�val r�ntja a befel� �raml� anyagot, emiatt az gyorsabban keringve a fekete lyukhoz sokkal k�zelebb juthat an�lk�l, hogy belezuhanna). A legbels� stabil k�rp�lya sugar�t a benne �raml� anyag h�m�rs�klet�nek (erre az �ltala kibocs�tott r�ntgensug�rz�s sz�nk�p�nek elemz�s�vel k�vetkeztetnek), vagy a benne l�v� anyag egyes jellegzetes sz�nk�pvonalai eltol�d�s�nak (melyet a gravit�ci�s v�r�seltol�d�s okoz) m�r�s�vel v�gzik.

A fekete lyukak p�rolg�sa
Stephen Hawking kimutatta 1974-ben, hogy a fekete lyuk k�rnyezet�ben a lyuk t�meg�nek rov�s�ra r�szecsk�k keletkezhetnek (az energia �talakul anyagg�), ez�ltal a lyuk t�mege cs�kkenhet. Ez az anyagkeletkez�s ann�l intenz�vebb, min�l kisebb a lyuk t�mege. A tud�sr�l Hawking-sug�rz�snak  elnevezett jelens�g r�v�n, ahogy a lyuk egyre kisebb� v�lik, �gy lesz az anyagkibocs�t�s egyre er�sebb, m�g v�g�l a lyuk robban�sszer� hevess�ggel elt�nik. A fekete lyukba beleker�l� anyag �s sug�rz�s viszont a lyuk t�meg�t n�veli. Ez ellens�lyozza az anyagkibocs�t�st, eg�szen addig, am�g a vil�gegyetem h�m�rs�klete (2,7 kelvines mikrohull�m� kozmikus h�tt�rsug�rz�s) a fekete lyuk felsz�ni hm�rs�klete felett van (min�l nagyobb t�meg� a fekete lyuk, ann�l alacsonyabb, de – a viszonylag kis m�reteket lesz�m�tva – j�val 2,7 kelvin alatt, k�zel 0-hoz). Ez esetben viszonylag kis m�ret alatt azt kell �rteni, hogy jelenleg holdunk t�meg�nek megfelel� Schwarzschild-sug�rral rendelkez� fekete lyuk (azaz Holdunk t�meg�vel megegyez� t�meg� fekete lyuk) van termikus egyens�lyban, ez az a m�ret, ahol ugyanannyi sug�rz�st bocs�t ki a fekete lyuk, mint amennyit a h�tt�rsug�rz�sb�l elnyelni k�pes (felsz�ni h�m�rs�klete �ppen 2,7 kelvin). Enn�l kisebb t�meg eset�n a fekete lyuk (amennyiben csillagk�zi g�z, por, csillagf�ny, vagy egy�b „pluszban nem t�pl�lja”) t�mege a p�rolg�s miatt cs�kkenni fog, nagyobb t�meg eset�n pedig akkor is tov�bb fog n�ni, ha csak a h�tt�rsug�rz�s t�pl�lja (ha a t�meg �gymond csak egy kicsivel nagyobb a k�rd�ses hat�rn�l, akkor a t�megn�veked�s ideje is kicsi lesz, mivel a h�tt�rsug�rz�s h�m�rs�klete gyorsabban cs�kken, mint ahogy a csup�n h�tt�rsug�rz�s �ltal t�pl�lt lyuk felsz�ni h�m�rs�klete cs�kkenni tud a t�megn�veked�s hat�s�ra). A vil�gegyetem t�gul�sa miatt a vil�gegyetem h�m�rs�klete folyamatosan cs�kken, null�hoz konverg�l (�r�kk� t�gul� vil�gegyetem eset�n), ami pedig azt jelenti, hogy egy id� ut�n b�rmely fekete lyuk felsz�ni h�m�rs�klet�n�l alacsonyabb lesz, azaz egy id� ut�n minden fekete lyuk t�mege cs�kkenni kezd, v�g�l teljesen elp�rolog (�r�kk� t�gul� vil�gegyetem eset�n (az�rt itt is el�fordulhat elfajul� eset, p�ld�ul hiperbolikusan gyorsul� t�gul�s eset�n a vil�gegyetem m�rete v�ges id�n bel�l v�gtelen nagyra n�het �s nem biztos, hogy a fekete lyuknak lesz ideje elp�rologni miel�tt a vil�gegyetem „sz�tspriccel a v�gtelenbe…” ha ez megt�rt�nik, t�bb� nincs �rtelme t�rr�l �s id�r�l besz�lni ahogy a k�rd�ses fekete lyukr�l sem), z�rt vil�gegyetem eset�ben a helyzet a t�gul�s, majd az ezt k�vet� �sszeh�z�d�s param�tereit�l, illetve a fekete lyuk t�meg�t�l f�gg).