Gaurile negre

Noțiunea de corp suficient de masiv încât să nu permită nici măcar luminii să scape a fost pentru prima oară menționată în 1783 de geologul John Mitchell în lucrarea sa adresată Societății Regale din Anglia:
„Dacă raza unei sfere, cu aceeași densitate ca cea a Soarelui, ar depăși raza acestuia într-o proporție de 500 la 1, un corp ce ar cădea de la o înălțime foarte mare - infinită - ar avea la contact viteza egală cu viteza luminii. Lumina este la rândul ei atrasă de aceeași forță, proporțională cu masa inerțială a sferei. În consecință toată lumina emisă de un astfel de corp ar fi imediat atrasă de forța lui gravitațională.”
—John Michell[1]
În 1796 Matematicianul Pierre-Simon Laplace susține ideea lui Mitchell în primele doua ediții din cartea Expoziția Sistemului Lumii ).[2][3]; dar ideea era neverosimilă în secolul al XIX-lea când încă nu se știa că lumina este influențată de forța gravitațională (lumina era considerată o undă fără masă și ca atare nu putea fi influențată de gravitație).

Teorema unicității găurilor negre afirmă că, odată ce devine stabilă, după formare, o gaură neagră, este caracterizată de doar trei parametrii fizici independenți: masă, sarcina electrică și momentul cinetic.[17] Oricare două găuri negre ce au aceleași valuri pentru acești trei parametrii,nu pot fi diferențiate conform mecanicii clasice (non-cuantică). Aceste proprietăți sunt speciale prin aceea că sunt observabile din exterior. De exemplu, o gaură neagră încarcată electric respinge alte sarcini de acelși sens la fel ca oricare alt obiect. În mod similar, masa totală din interiorul unei sfere ce conține o gaură neagră poate fi aflată folosind corespondentele gravitaționale ale legii lui Gauss, la distanțe mati de gaura neagră. [18] De asemenea momentul cinetic poate fi măsurat de la distanță.
Cea mai simplă gaură neagră are masă, dar nu are moment cinetic. Aceste găuri negre sunt adesea denumite găuri negre Schwarzschild, după fizicianul german Karl Schwarzschild, care a descoperit soluția ecuațiilor de câmp ale lui Einstein din 1915.[5] Aceasta a fost prima soluție exactă în teoria relativității generale din domeniul ecuațiilor lui Einstein care a fost descoperită, și în conformitate cu teorema relativității a lui Birkhoff numai soluția vacuum prezintă o simetrie sferică a spațiului-timp.[19] Acest lucru înseamnă că nu există nicio diferență observabilă între câmpul gravitațional al unei astfel de găuri negre și oricare alt obiect sferic de masă asemănătoare. Noțiunea populară a unei găuri neagre că "atrage în ea tot " din ceea ce există în apropierea sa este, prin urmare corectă doar aproape de limita orizontului găurii negre; mai departe, câmpul gravitațional extern este identic cu al oricărui alt corp cu masă asemănătoare[20]
În general soluțiile găurilor negre au fost descoperite mai târziu, în secolul 20. Soluția Reissner-Nordström descrie o gaură neagră cu sarcină electrică, în timp ce Kerr metrice randamentele o gaură neagră prin rotație. Mai mult în general, cunoscut staționare soluție Black Hole, Kerr-Newman metrice, descrie atât de încărcare și, momentului cinetic.