Una grande stella che abbia una massa attorno, diciamo, ad una ventina di masse solari, contraendosi ad un certo punto scompare.
La contrazione finale è talmente rapida e devastante che la massa deformerà lo spazio in una curvatura impossibile, fino a nascondere la stella ai nostri occhi o, il che è lo stesso, la forza di gravità sulla sua superficie sarà talmente elevata da non permettere a nulla di sfuggire, neppure alla luce.
Un buco nero si forma quando la velocità di fuga sulla sua superficie tocca i 300 000 km al secondo; il raggio del buco nero (raggio di Schwartzschild) è proporzionale alla sua massa.
Il Sole ne originerebbe uno se si potesse contrarre fino ad un diametro di 5,9 km. La Terra dovrebbe diventare una sferetta di 9 mm.
Si potrà individuare un buco nero se troveremo una stella che ruota attorno al nulla, cioè se riconosceremo che, in un sistema binario, una stella ha un compagno invisibile.
Ma vi è un'altra via.
Supponiamo che una stella visibile sia, ad esempio, una gigante rossa, in questo caso perderebbe continuamente materia verso la stella collassata. Detta materia cadrà nel buco nero ad altissima velocità, avvolta in una spira che si farà sempre più stretta, per cui i fenomeni di compressione daranno luogo a conversione in energia raggiante di lunghezza d'onda dei raggi X e gamma.
In conclusione è tra le binarie spettroscopiche, che siano anche forti sorgenti di raggi X, che vanno cercati i buchi neri.
Un primo riscontro si ebbe nello studio di Cygnus X - 1.
Questo oggetto è una binaria spettroscopica, la cui componente ben visibile è una supergigante azzurra, di classe spettrale B e la cui massa è di circa 20 masse solari.
Ora, dai calcoli eseguiti, risulta che la componente secondaria, sorgente di raggi X e quindi una stella collassata, deve essere almeno 8 volte più massiva del Sole.
Ma una tale stella, collassando, può solo chiudersi in un buco nero.