I buchi neri non sono oggetti solidi nel senso tradizionale. Sono regioni dello spaziotempo dove la gravità è così forte che nulla, nemmeno la luce, può sfuggire. Il confine di questa regione è chiamato orizzonte degli eventi. All'interno dell'orizzonte degli eventi, lo spaziotempo è così distorto che le leggi della fisica, così come le intendiamo, vengono meno.

I buchi neri si formano quando una stella collassa sotto la sua stessa gravità. Quando il nucleo della stella diventa sufficientemente denso, crea una singolarità, che è un punto di densità infinita e volume zero. La singolarità è circondata dall'orizzonte degli eventi.

La composizione fisica di un buco nero non è ben compresa. Alcuni fisici ritengono che i buchi neri siano costituiti da un tipo di materia chiamata “plasma di quark e gluoni”. Il plasma di quark e gluoni è uno stato della materia che esiste a temperature e densità estremamente elevate. Si pensa che sia esistito nell'universo primordiale, subito dopo il Big Bang.

Altri fisici credono che i buchi neri siano costituiti da un tipo di materia chiamata “materia strana”. La materia strana è un tipo di materia che contiene quark strani, che sono uno dei sei tipi di quark che compongono protoni e neutroni. Si ritiene che la materia strana sia molto densa e stabile, ed è possibile che possa esistere al centro dei buchi neri.

La vera natura dei buchi neri è ancora un mistero ed è una delle aree di ricerca più attive in fisica.