¿Qué es un agujero negro?

Para entender que es un agujero negro empecemos por una estrella como el Sol. El Sol tiene un diámetro de 1, 390.000 kms y una masa 330,000 veces superior a la de la tierra. Teniendo en cuenta esa masa y la distancia de la superficie al centro, se demuestra que cualquier objeto colocado bajo la superficie del Sol estaría sometido a una atracción gravitatoria 28 veces superior a la gravedad terrestre en la superficie.
Una estrella corriente conserva su tamaño normal gracias al equilibrio entre una altísima temperatura central, que tiende a expandir la sustancia estelar y la gigantesca atracción gravitatoria que tiende a contraerla y estrujarla.
Si en un momento dado la temperatura interna desciende, la gravitación se haría dueña de la situación. la estrella comienza a contraerse y a lo largo de ese proceso la estructura atómica del interior se desintegra, en lugar de átomos habrá ahora electrones, protones y neutrones sueltos. la estrella sigue contrayéndose hasta el momento en que la repulsión mutua de los electrones contrarresta cualquier contracción ulterior.
La estrella es ahora una "enana blanca". Si una estrella como el Sol sufriera este colapso que conduce al estado de enana blanca, toda su masa quedaría reducida a una esfera de 16,000 kms. de diámetro y su gravedad superficial (con la misma masa pero a distancia mucho menor del centro), sería 210,000 veces superior a la de la Tierra.
En determinadas condiciones la atracción gravitatoria se hace demasiado fuerte para ser contrarrestada por la repulsión electrónica. La estrella se contrae de nuevo obligando a los electrones y protones a combinarse para formar neutrones y obligando a estos últimos a apelotonarse en estrecho contacto. La estructura neutrónica contrarresta entonces cualquier contracción ulterior y lo que tenemos es una "estrella de neutrones", que podría albergar toda la masa de nuestro Sol en una esfera de solo 16 kilómetros de diámetro, la gravedad superficial sería de 210,000,000,000 de veces superior a la de la tierra.
En ciertas condiciones, la gravitación puede superar incluso la resistencia de la estructura neutrónica. En ese caso ya no hay nada que pueda oponerse al colapso, la estrella puede contraerse hasta un volumen cero y la gravedad superficial aumentar hacia el infinito.
Según la teoría de la relatividad, la luz emitida por una estrella pierde algo de su energía al avanzar contra el campo gravitatorio de la estrella. Cuanto mas intenso es el campo, tanto mayor es la perdida de energía, lo cual ha sido comprobado experimentalmente en el espacio y en el laboratorio.
La luz emitida por una estrella ordinaria como el Sol pierde muy poca energía, la emitida por una enana blanca, algo mas; y la emitida por una estrella de neutrones aún mas. A lo largo del proceso de colapso de la estrella de neutrones llega un momento en el que la luz que emana de la superficie pierde toda su energía y no puede escapar.
Un objeto sometido a una compresión mayor que la de las estrella de neutrones, tendría un campo gravitatorio tan intenso que cualquier cosa que se aproximara a él quedaría atrapada y no podría volver a salir, es como si el objeto atrapado hubiera caído atrapado en un agujero infinitamente hondo y no cesase nunca de caer. Y como ni siquiera la luz puede escapar, el objeto comprimido será negro, literalmente un "Agujero Negro". Hoy día los astrónomos están buscando la existencia de agujeros negros en distintos lugares del universo.

Extraído de: Cien preguntas básicas sobre la ciencia (PLease Explain) -Isaac Asimov