Para entendermos o que é um buraco negro e como ele funciona, é preciso entender primeiramente como funciona uma estrela depois que seu hidrogênio se esgota. A maioria dos buracos negros começa com uma estrela muito brilhante, devido à força da gravidade que atua sobre a estrela. Estas possuem reações de fusão que ocorrem no núcleo e que tentam explodi-la. O equilíbrio entre a fusão e a gravidade é que irá definir a estrela e seu tamanho, e podem durar bilhões de anos.
Como as estrelas não duram para sempre, os seus combustíveis, o hidrogênio, uma hora acaba. A gravidade comprime o núcleo, que fica muito quente e com pressão elevada, o que resulta numa explosão e que pode proporcionar a criação de um dos mais sensacionais descendentes: uma anã-branca, uma estrela de nêutrons e até um buraco negro. Uma estrela pode vir a se tornar um desses objetos dependendo de sua massa. Para se tornar uma anã-branca é preciso ter 1,5 a massa do sol. Para formar uma estrela de nêutrons, 2,5 massas solares. E para um buraco negro, 3,2 massas solares.
Em 1967, um grupo de astrônomos detectou sinais regulares de rádio vindos do céu. Foi concluído então que era uma estrela de nêutrons que emitia um pulsar cujos feixes de luz poderiam ser detectados se estivessem orientados para a Terra. Nas estrelas de nêutrons os elétrons irão se fundir com o núcleo, originando um gás de nêutrons. Estas possuem densidade grande e poucas dezenas de quilômetros de diâmetro. Porém, se sua massa fosse superior que 3 sóis, ela entra em colapso, podendo se tornar um buraco negro, cujo núcleo é tão maciço e comprimido que nem mesmo a luz escaparia dele.
Em 1783, John Michell propôs a possibilidade de existirem buracos negros, pois acreditava numa possível influência da gravidade sobre a luz. Logo depois, o matemático francês Pierre Simon de Laplace elaborou a imagem de um buraco negro baseado na teoria de emissão corpuscular da luz. Mas a física não era tão desenvolvida como é atualmente. Por isso baseava-se nas teorias da gravitação universal de Newton.
Oppenheimeer, em 1939, verificou que se uma estrela com massa muito grande começasse a se contrair, até os nêutrons cederiam ao impacto e nada poderia parar essa contração.
O astrônomo soviético, J. H. Madler, acreditava que assim como existem corpos visíveis, existem outros que são invisíveis.
Quando um feixe de luz passa próximo de um buraco negro, vai ocorrer um desvio da trajetória da luz, que irá contornar o buraco negro, se afastando, por causa da força gravitacional. Caso o feixe passe muito próximo do buraco negro, poderá ser atraída por ele. A luz ao se contrapor à gravidade sofre um desvio para o vermelho, pois sua freqüência diminui.
A região em que a luz circulará é denominada de círculo de fótons, altamente instável, onde uma pequena perturbação pode fazer com que a luz se desvie para o interior ou exterior do buraco negro.
A Terra perde massa pela atmosfera, ao mesmo tempo que ganha por objetos que colidem com ela. A quantidade de massa ganha é superior ao de massa perdida. Porém, os buracos negros não possuem essa capacidade de perder massa, apenas ganham. É um objeto então estável. Por isso, poderíamos supor que se uma estrela ganhasse tanta massa, quando se contrair, tornaria-se uma estrela de nêutrons. Da mesma forma, essa estrela de nêutrons poderia ganhar massa até se tornar um buraco negro.
Isso levanta hipóteses de que num futuro, todos os objetos serão um único buraco negro.
No entanto, o físico Kip Thorne, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, acredita que as leis da física impedem a formação de um buraco negro. Ele diz que não há como entrar e sair de um buraco negro e que qualquer coisa que tente entrar, será engolida e destruída antes mesmo de chegar à singularidade.
