Gravitacija vodi do zgušnjavanja plina u središtu maglica, koje postaje područje stvaranja malih i velikih zvijezda. Kraj evolucije zvijezda mnogo težih od Sunca može poprimiti još jednu dramatičnu formu -- formu crne rupe. Vjeruje se da će takva sudbina zadesiti zvijezdu Betelgeuse u Orionu. To je zvijezda čija se masa procjenjuje na 30 Sunčevih masa. Zbog prevelike gravitacije u njenom se središtu događa "drobljenje neutrona" -- beskonačno stezanje koje više ništa ne može spriječiti. Naime, dok se jezgre nekih supranova mogu stabilizirati u obliku neutronskih zvijezda, za neutronske zvijezde čija masa prelazi granicu od 2.5 Sunčevih masa to više nije moguće. Takve zvijezde doživljavaju imploziju, urušavanje u samu sebe.

Schwarzschildovo rješenje

Nedugo nakon što je 1914. Einstein postavio jednadžbe opće teorije relativnosti, koje opisuju kako se prostor zakrivljuje oko masivnih tijela, Karl Schwarzschild nalazi interesantno rješenje tih jednadžbi. Rješenje koje Schwarzschild upućuje Einsteinu s bojišnice Prvoga svjetskoga rata, odnosilo se na gibanje u okolini zvijezde koja ne rotira (ili rotira sporo) i ukazivalo je na postojanje takve udaljenosti, Schwarzschildova radijusa, u kojem je gravitacija tako jaka da čak ni svjetlost ne može napustiti to područje.

Slikovitu kovanicu crne rupe za takvu situaciju uvodi 1967. godine John Archibald Wheeler:

"... zvijezda poput Cheshirske mačke (iz Alice u zemlji čudesa) nestaje s vidika. Dok od jedne ostaje samo osmijeh, iza druge ostaje samo gravitacijsko privlačenje... Upadna svjetlost i čestice nestaju u crnoj rupi samo da bi joj povećale masu i njezino gravitacijsko privlačenje".

Svemirski će navigatori strepiti od takvih ponora kao što pomorci zaziru od opasnih vrtloga na oceanu. Kako naslutiti gdje su crne rupe?

Astronomi su ponudili takve kandidate na osnovi pojava koje daju naslutiti prisutnost nevidljivoga objekta velike mase. Daleko od rupa atomi su hladni (tek koji stupanj iznad apsolutne ništice) i njihove spore vibracije proizvode radiovalove velikih valnih duljina. Blizu rupa, gdje usisavanje mlaza atoma dovodi do njihova sudaranja, zračenje dolazi od brzih titraja ugrijanih atoma. Blizu crnih rupa gdje ta temperatura dosiže nekoliko milijuna kelvina, proizvodi se rendgensko ili X-zračenje. Takav izvor u Labudu X-1, udaljen od nas 14 000 svjetlosnih godina, predložen je 1972. godine kao kandidat za crnu rupu.

X-zračenje iz Labuda X-1, pokazuje analiza, očigledno je različito od X-zračenja drugih nebeskih tijela. Kao potencijalni izvor opaža se divovska plava zvijezda mase 30 Sunčevih masa, koju neki tajanstveni objekt velike gravitacije prisiljava da kruži oko njega. U tom dvojnom sustavu, partner običnoj zvijezdi morala je biti kolapsirajuća zvijezda, koja je nastala u eksploziji supranove. Iza nje ostala je crna rupa koja sada, poput pijavice usisava tvar u međuvremenu narasloga partnera. Pritom temperatura plina premašuje 10 milijuna kelvina i emitira X-zračenje koje danas mjere satelitske promatračnice (američke, europske i japanske).

Te satelitske promatračnice selektiraju među raznim izvorima X-zraka nove kandidate za crne rupe. Bitan progres u istraživanju crnih rupa donio je Hubbleov svemirski teleskop. U nizu galaktika opažen porast broja zvijezda prema galaktičkom središtu, kao i burna aktivnost u tim središtima (uključivši i i središte naše galaktike), ukazuju na crne rupe u središtima galaktika. To je slučaj i s nama najbližom spiralnom galaktikom, 2 milijuna svjetlosnih godina udaljenom Andromedinom M31 i njezinim satelitom M32. No najspektakularnije je nedavno "Hubbleovo" mjerenje spiralne strukture, vrtloga užarenoga plina u središtu eliptičke galaktike M87 u zviježđu Djevice, udaljene 50 milijuna svjetlosnih godina.

Crna rupa u središtu galaktike M87 Doplerov pomak opažen na mjestima na kojima se užareni plin približava ili udaljava omogućuje precizno mjerenje brzine vrtloga, a onda i mase prema kojoj taj vrtlog ponire. Slike odaslane s Hubbleova teleskopa 27. veljače 1994. odaju ioniziran plin ugrijan na 10 000 kelvina, udaljen 60 svjetlosnih godina od crne rupe u središtu. Na tom mjestu plin, koji se sastoji uglavnom od ioniziranoga vodika, vrtloži brzinom od 550 km/s. To vrtloženje izazvano je masom od 3 milijarde Sunaca, zgusnutom u područje koje nije veće od Sunčevoga sustava. Takvim mjerenjima definitivno smo zašli u eru izučavanja crnih rupa u središtima galaktika.

Hawkingovo zračenje

Pored X-zračenja materije koja pada u crnu rupu, i jedna druga vrsta zračenja privlači pažnju znanstvenika i javnosti. Radi se o tzv. Hawkingovom zračenju, neobičnoj pojavi koja će nam možda omogućiti da proniknemo u temeljne zakone prirode.