Un agujero negro u hoyo negro es una región del espacio-tiempo provocada por una gran concentración de 
masa en su interior, con enorme aumento de la 
densidad, lo que provoca un 
campo gravitatorio tal que ninguna partícula ni la energía, por ejemplo la luz, puede escapar de dicha región.
La curvatura del 
espacio-tiempo o «gravedad de un agujero negro» provoca una 
singularidad envuelta por una superficie cerrada, llamada 
horizonte de sucesos. Esto es debido a la gran cantidad de 
energía del objeto celeste. El horizonte de sucesos separa la región de agujero negro del resto del Universo y es la superficie límite del espacio a partir de la cual ninguna partícula puede salir, incluyendo la 
luz. Dicha curvatura es estudiada por la 
relatividad general, la que predijo la existencia de los agujeros negros y fue su primer indicio. En los 
años 70, 
Hawking y 
Ellis[1] demostraron varios teoremas importantes sobre la ocurrencia y geometría de los agujeros negros. Previamente, en 1963, 
Roy Kerr había demostrado que en un espacio-tiempo de cuatro dimensiones todos los agujeros negros debían tener una 
geometría cuasi-esférica determinada por tres parámetros: su masa M, su carga eléctrica total e y su 
momento angular L.
Se cree que en el centro de la mayoría de las 
galaxias, entre ellas la 
Vía Láctea, hay 
agujeros negros supermasivos. La existencia de agujeros negros está apoyada en observaciones astronómicas, en especial a través de la emisión de 
rayos X por 
estrellas binarias y 
galaxias activas.
Proceso de formación
El origen de los agujeros negros es planteado por el astrofísico 
Stephen Hawking en su libro titulado Agujeros negros y la historia del tiempo. Allí él mismo comenta acerca del proceso que da origen a la formación de los agujeros negros.
Dicho proceso comienza posteriormente a la muerte de una 
gigante roja (estrella de gran masa), llámese muerte a la extinción total de su energía. Posteriormente al pasar varios miles de millones de años la fuerza gravitatoria de dicha 
estrella comienza a ejercer fuerza sobre si mismo originando una masa concentrada en un pequeño volumen, convirtiéndose de ese modo en una 
enana blanca. En este punto dicho proceso puede proseguir hasta el colapso de dicho astro por la auto atracción gravitatoria que termina por convertir a esta enana blanca en un agujero negro. Este proceso acaba por reunir una fuerza de atracción tan fuerte que atrapa hasta la 
luz, en este momento podemos hablar de una masa infinita atrapada sin 
volumen, que es el mismo centro del agujero negro denominado 
singularidad. Al pasar el tiempo este agujero negro podría desarrollar fuerzas de atracción suficientes para devorar sistemas solares y hasta galaxias circundantes.
Últimamente se ha comprobado la existencia de un agujero negro en el centro de la galaxia en donde se encuentra nuestro sistema solar, la 
Vía Láctea.
Historia del agujero negro
El concepto de un cuerpo tan denso que ni la luz pudiese escapar de él, fue descrito en un artículo enviado en 
1783 a la 
Royal Society por un 
geólogo inglés llamado 
John Michell. Por aquel entonces la 
teoría de Newton de gravitación y el concepto de 
velocidad de escape eran muy conocidas. Michell calculó que un cuerpo con un 
radio 500 veces el del 
Sol y la misma densidad tendría, en su superficie, una velocidad de escape igual a la de la luz y sería invisible. En 
1796, el 
matemático francés 
Pierre-Simon Laplace explicó en las dos primeras ediciones de su libro 
Exposition du Systeme du Monde la misma idea aunque, al ganar terreno la idea de que la luz era una 
onda sin masa, en el siglo XIX fue descartada en ediciones posteriores.
En 
1915, 
Einstein desarrolló la 
relatividad general y demostró que la luz era influenciada por la 
interacción gravitatoria. Unos meses después, 
Karl Schwarzschild encontró una solución a las 
ecuaciones de Einstein, donde un cuerpo pesado absorbería la luz. Se sabe ahora que el 
radio de Schwarzschild es el radio del horizonte de sucesos de un agujero negro que no gira, pero esto no era bien entendido en aquel entonces. El propio Schwarzschild pensó que no era más que una solución matemática, no física. En 
1930, 
Subrahmanyan Chandrasekhar demostró que un cuerpo con una masa crítica, (ahora conocida como 
límite de Chandrasekhar) y que no emitiese radiación, colapsaría por su propia gravedad porque no había nada que se conociera que pudiera frenarla (para dicha masa la fuerza de atracción gravitatoria sería mayor que la proporcionada por el 
principio de exclusión de Pauli). Sin embargo, 
Eddington se opuso a la idea de que la estrella alcanzaría un tamaño nulo, lo que implicaría una singularidad desnuda de materia, y que debería haber algo que inevitablemente pusiera freno al colapso, línea adoptada por la mayoría de los científicos.
En 
1939, 
Robert Oppenheimer predijo que una estrella masiva podría sufrir un colapso gravitatorio y, por tanto, los agujeros negros podrían ser formados en la naturaleza. Esta teoría no fue objeto de mucha atención hasta los 
años 60 porque, después de la 
Segunda Guerra Mundial, se tenía más interés en lo que sucedía a escala atómica.
En 
1967, 
Stephen Hawking y 
Roger Penrose probaron que los agujeros negros son soluciones a las ecuaciones de Einstein y que en determinados casos no se podía impedir que se crease un agujero negro a partir de un colapso. La idea de agujero negro tomó fuerza con los avances científicos y experimentales que llevaron al descubrimiento de los 
púlsares. Poco después, el término "agujero negro" fue acuñado por 
John Wheeler.
Clasificación teórica
Según su origen, teóricamente pueden existir al menos tres clases de agujeros negros:
Agujeros negros primordiales
Aquellos que fueron creados temprano en la historia del 
Universo. Sus masas pueden ser variadas y ninguno ha sido observado.
Según la masa
Agujeros negros supermasivos: con masas de varios millones de 
masas solares. Son el corazón de muchas galaxias. Se forman en el mismo proceso que da origen a las componentes esféricas de las galaxias.
Agujeros negros de masa estelar. Se forman cuando una 
estrella de masa 2,5 mayor que la masa del Sol se convierte en 
supernova e implosiona. Su núcleo se concentra en un 
volumen muy pequeño que cada vez se va reduciendo más.
Según el momento angular
Un agujero negro sin carga y sin 
momento angular es un 
agujero negro de Schwarzschild, mientras que un agujero negro rotatorio (con momento angular mayor que 0), se denomina 
agujero negro de Kerr.
Zonas observables
Impresión de un artista de un agujero negro con una estrella del compañero de cerca que se mueve en órbita alrededor que excede su 
límite de Roche. la materia en que cae forma un disco de acrecimiento, con algo de la materia que es expulsada en 
chorros polares colimados altamente energéticos.
En las cercanías de un agujero negro se suele formar un 
disco de acrecimiento. Lo compone la materia con 
momento angular, carga eléctrica y masa, la que es afectada por la enorme atracción gravitatoria del mismo, ocasionando que inexorablemente atraviese el 
horizonte de sucesos y, por lo tanto, lo incremente.
En cuanto a la luz que atraviesa la zona del disco, también es afectada, tal como está previsto por la 
Teoría de la Relatividad. El efecto es visible desde la 
Tierra por la desviación momentánea que produce en posiciones estelares conocidas, cuando los haces de luz procedentes de las mismas transitan dicha zona.
Hasta hoy es imposible describir lo que sucede en el interior de un agujero negro; sólo se puede imaginar, suponer y observar sus efectos sobre la materia y la energía en las zonas externas y cercanas al 
horizonte de sucesos y la 
ergosfera.
Uno de los efectos más controvertidos que implica la existencia de un agujero negro es su aparente capacidad para disminuir la 
entropía del Universo, lo que violaría los fundamentos de la 
termodinámica, ya que toda materia y energía 
electromagnética que atraviese dicho horizonte de sucesos, tienen asociados un nivel de entropía. 
Stephen Hawking propone en su último libro que la única forma que no aumente la entropía sería que la información de todo lo que atraviese el horizonte de sucesos siga existiendo de alguna forma.
Otra de las implicaciones de un agujero negro supermasivo sería la probabilidad que fuese capaz de generar su colapso completo, convirtiéndose en una singularidad desnuda de materia.
La entropía en los agujeros negros
Según Stephen Hawking, en los agujeros negros se viola el 
segundo principio de la termodinámica, lo que dio pie a especulaciones sobre viajes en el espacio-tiempo y 
agujeros de gusano. El tema está siendo motivo de revisión; actualmente Hawking se ha retractado de su teoría inicial y ha admitido que la 
entropía de la 
materia se conserva en el interior de un agujero negro (véase enlace externo). Según Hawking, a pesar de la imposibilidad física de escape de un agujero negro, estos pueden terminar evaporándose por la llamada 
radiación de Hawking, una fuente de 
rayos X que escapa del horizonte de sucesos.
El legado que entrega Hawking en esta materia es de aquellos que, con poca frecuencia en física, son calificados de bellos. Entrega los elementos matemáticos para comprender que los agujeros negros tienen una entropía gravitacional intrínseca. Ello implica que la gravedad introduce un nivel adicional de impredictibilidad por sobre la incertidumbre cuántica. Parece, en función de la actual capacidad teórica, de observación y experimental, como si la naturaleza asumiera decisiones al azar o, en su efecto, alejadas de leyes precisas más generales.
La hipótesis de que los agujeros negros contienen una entropía y que, además, ésta es finita, requiere para ser consecuente que tales agujeros emitan radiaciones térmicas, lo que al principio parece increíble. La explicación es que la radiación emitida escapa del agujero negro, de una región de la que el observador exterior no conoce más que su masa, su momento angular y su carga eléctrica. Eso significa que son igualmente probables todas las combinaciones o configuraciones de radiaciones de partículas que tengan energía, momento angular y carga eléctrica iguales. Son muchas las posibilidades de entes, si se quiere hasta de los más exóticos, que pueden ser emitidos por un agujero negro, pero ello corresponde a un número reducido de configuraciones. El número mayor de configuraciones corresponde con mucho a una emisión con un espectro que es casi térmico.
Físicos como 
Jacob D. Bekenstein han relacionado a los agujeros negros y su entropía con la 
teoría de la información.
Los agujeros negros en la física actual
Se explican los fenómenos físicos mediante dos teorías que se contradicen entre ellas; la 
mecánica cuántica, que explica la naturaleza de «lo muy pequeño», donde predomina el caos y la estadística, y la 
relatividad general, que explica la naturaleza de «lo muy pesado» y que afirma que en todo momento se puede saber con exactitud dónde está un cuerpo. Cualquiera de estas teorías están experimentalmente confirmadas pero, al intentar explicar la naturaleza de un agujero negro, es necesario discernir si se aplica la cuántica por ser algo muy pequeño o la relatividad por ser algo tan pesado. Está claro que hasta que no se disponga de una física más avanzada no se conseguirá explicar realmente la naturaleza de este fenómeno.
Descubrimientos recientes
En 
1995 un equipo de investigadores de la 
UCLA dirigido por 
Andrea Ghez demostró mediante simulación por ordenadores la posibilidad de la existencia de agujeros negros supermasivos en el núcleo de las galaxias. Tras estos cálculos mediante el sistema de 
óptica adaptable se verificó que algo deformaba los rayos de luz emitidos desde el centro de nuestra galaxia (la 
Vía Láctea). Tal deformación se debe a un invisible agujero negro supermasivo que ha sido denominado 
Sgr.A (o 
Sagittarius A), al mismo se le supone una masa 4,5 millones de veces mayor que la del Sol. El agujero negro supermasivo del centro de nuestra galaxia actualmente sería poco activo ya que ha consumido gran parte de la materia 
bariónica, que se encuentra en la zona de su inmediato campo gravitatorio y emite grandes cantidades de radiación. En diciembre de 
2008 un equipo del 
Instituto Max Planck dirigido por 
Reinhard Genzel confirma la existencia de tal agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea calculándosele una masa de 4 millones de soles y considerándole a una distancia de 27.000 
años luz (unos 254.000 millones de km respecto de la Tierra).
Por su parte la astrofísica 
Feryal Özel ha explicado algunas características probables en torno a un agujero negro: cualquier, incluido el 
espacio, cosa que entre en la 
fuerza de marea provocada por un agujero negro se aceleraría a extremada velocidad como en un vórtice y todo el 
tiempo dentro del área de atracción de un agujero negro se dirigiría hacia el mismo agujero negro.
En el presente se considera que, pese a la perspectiva destructiva que se tiene de los agujeros negros, éstos al condensar en torno a sí materia sirven en parte a la constitución de las 
galaxias y a la formación de nuevas estrellas.
En 
junio de 2004 astrónomos descubrieron un agujero negro súper masivo, el 
Q0906+6930, en el centro de una galaxia distante a unos 12.700 millones de 
años luz. Esta observación indicó una rápida creación de agujeros negros súper masivos en el Universo joven.
La formación de micro agujeros negros en los 
aceleradores de partículas ha sido informada,
[2] pero no confirmada. Por ahora, no hay candidatos observados para ser 
agujeros negros primordiales.
El mayor
En el año 
2007 se descubrió el agujero negro, denominado 
IC 10 X-1, está en la constelación de 
Casiopea cerca de la 
galaxia IC 10, a una distancia de 1,8 millones de años luz de la Tierra con una masa de entre 24 y 33 veces la de nuestro Sol, y se considera el mayor hasta la fecha.
[3] Posteriormente en abril de 
2008 la revista 
Nature publicó un estudio realizado en la 
Universidad de Turku (
Finlandia) por un equipo de científicos dirigido por 
Mauri Valtonen descubrió un sistema binario, un 
blazar llamado 
OJ287, tal sistema está constituido por un agujero negro menor que orbita en torno al mayor, la masa del mayor sería de 18.000 millones de veces la de nuestro Sol. Se supone que en cada intervalo de rotación el agujero negro menor golpea la 
ergosfera del mayor dos veces generándose un 
quásar.
El menor
Sin contar los posibles 
microagujeros negros que casi siempe son efímeros al producirse a escalas subatómicas; macroscópicamente en abril de 
2008 el equipo coordinado por 
Nikolai Saposhnikov y 
Lev Titarchuk ha identificado el más pequeño de los agujeros negros conocidos hasta la fecha; ha sido denominado 
J 1650, se ubica en la 
constelación Ara (o 
Altar) de la 
Vía Láctea (la misma galaxia de la cual forma parte la Tierra). J 1650 tiene una masa equivalente a 3,8 soles y tan solo 24 
km de diámetro se habría formado por el colapso de una estrella; tales dimensiones estaban previstas por las ecuaciones de Einstein. Se considera que son prácticamente las dimensiones mínimas que puede tener un agujero negro ya que una estrella que colapsara y produjera un fenómeno de menor masa se transformaría en una 
estrella de neutrones. Se considera que pueden existir muchos más agujeros negros de dimensiones semejantes.
Chorros de plasma
En abril de 
2008 la revista 
Nature publicó un estudio realizado en la 
Universidad de Boston dirigido por 
Alan Marscher explica que 
chorros de 
plasma colimados parten de 
campos magnéticos ubicados cerca del borde de los agujeros negros. En zonas puntuales de tales campos magnéticos los chorros de plasma son orientados y acelerados a velocidades cercanas a C (
velocidad de la luz), tal proceso es comparable a la aceleración de partículas para crear una corriente de chorro (
jet stream) en un reactor. Cuando los chorros de plasma que son originados por un agujero negro son observables desde la Tierra tal tipo de agujero negro entra en la categoría de 
blazar.
Que un agujero negro "emita" radiaciones parece una contradicción, sin embargo esto se explica: todo objeto (supóngase una estrella) que es atrapado por la gravitación de un agujero negro, antes de ser completamente "engullido", antes de pasar tras el horizonte de sucesos, se encuentra tan fuertemente presionado por las 
fuerzas de marea del agujero negro en la zona de la ergosfera que una pequeña parte de su materia sale disparada a velocidades próximas a la de la luz (como cuando se aprieta fuertemente una naranja: parte del material de la naranja sale eyectado en forma de chorros de jugo, en el caso de los objetos atrapados por un agujero negro, parte de su masa sale disparada centrífugamente en forma de radiación fuera del campo gravitatorio de la 
singularidad).
Formación de estrellas por el influjo de agujeros negros
Nuevas estrellas podrían formarse a partir de los discos elípticos en torno a agujeros negros; tales discos elípticos se producen por antiguas nubes de gas desintegradas previamente por los mismos agujeros negros; las estrellas producidas por condensación o acreción de tales discos elípticos al parecer tienen órbitas muy elípticas en torno a los agujeros negros supermasivos.