Черната дупка е област в пространство-времето, която не може да бъде напусната от нищо, дори и от светлината. Компактна маса би могла да деформира пространство-времето до такава степен, че да се образува черна дупка. Общата теория на относителността, и други теории за гравитацията, казват, че черни дупки могат да се образуват в природата, стига достатъчно маса да се натрупа в дадена област от пространството, чрез процес, наречен гравитационен колапс. С натрупването на маса в определена област от време-пространството, гравитацията ѝ става все по-силна и пространството около нея силно се деформира. Количественият анализ на тази идея довежда до предвиждането, че звезда с маса, около три пъти по-голяма от тази на Слънцето, почти неизбежно би достигнала момент в своята еволюция, когато ще изразходва всичкото си ядрено гориво и ще се свие до критичния размер, необходим за гравитационен колапс. След като той започне, колапсът не може да бъде спрян от никаква физическа сила и възниква черна дупка.