Sebbene i buchi neri stessi siano invisibili, la loro influenza gravitazionale lascia impronte inconfondibili sulla materia e sulla luce vicine. Gli astronomi li rilevano attraverso misurazioni di massa, lenti gravitazionali e radiazioni ad alta energia.
Nei sistemi binari, il movimento di una stella visibile o di un disco gassoso può rivelare la presenza di un compagno massiccio invisibile. Tracciando il periodo orbitale, la velocità e la curva della velocità radiale, gli astronomi ricavano la massa totale del sistema. Se la massa dedotta supera circa tre masse solari, ben al di sopra del massimo per una stella di neutroni, un buco nero è la spiegazione più plausibile.
Ad esempio, il nucleo della galassia NGC4261 ospita un grande disco a forma di spirale delle dimensioni del nostro Sistema Solare. La sua curva di rotazione indica una massa molto più grande di quella del Sole, indicando un buco nero supermassiccio in agguato al suo interno.
La Teoria della Relatività Generale di Einstein prevede che gli oggetti massicci curvano lo spaziotempo, deviando il percorso della luce. Questo effetto fu confermato per la prima volta durante l'eclissi solare del 1919, quando la luce delle stelle fu deviata dalla gravità del Sole.
Quando un oggetto massiccio, altrimenti invisibile, si trova tra la Terra e una sorgente distante, può agire come un telescopio naturale, ingrandendo e duplicando la luce di fondo. Tali eventi di microlente sono stati notoriamente osservati nel sistema MACHO‑96‑BL5, dove due immagini ravvicinate apparivano nelle immagini di Hubble, rivelando il passaggio di una lente invisibile, molto probabilmente un buco nero di massa stellare.
Il materiale che cade in un buco nero viene riscaldato a temperature estreme, producendo abbondanti emissioni di raggi X e gamma. Il sistema binario a raggi X CygnusX‑1, alimentato dal suo compagno HDE226868, è un esempio da manuale:il suo disco di accrescimento irradia raggi X luminosi rilevabili da osservatori come l'Osservatorio a raggi X Chandra della NASA.
I buchi neri supermassicci possono anche lanciare getti relativistici, emettendo forti onde radio. La galassia M87 ospita un getto di questo tipo, segno distintivo di un buco nero con una massa di miliardi di masse solari.
È fondamentale ricordare che i buchi neri non sono aspirapolvere cosmici; attraggono solo la materia che si avvicina troppo. Nonostante la loro invisibilità, le prove indirette della loro esistenza sono convincenti e continuano ad alimentare la scoperta scientifica.
