Les trous noirs ne sont pas des objets solides au sens traditionnel du terme. Ce sont des régions de l’espace-temps où la gravité est si forte que rien, pas même la lumière, ne peut s’échapper. La limite de cette région est appelée l’horizon des événements. À l’intérieur de l’horizon des événements, l’espace-temps est tellement déformé que les lois de la physique, telles que nous les comprenons, s’effondrent.

Les trous noirs se forment lorsqu’une étoile s’effondre sous l’effet de sa propre gravité. Lorsque le noyau de l'étoile devient suffisamment dense, il crée une singularité, qui est un point de densité infinie et de volume nul. La singularité est entourée par l’horizon des événements.

La composition physique d’un trou noir n’est pas bien comprise. Certains physiciens pensent que les trous noirs sont constitués d’un type de matière appelé « plasma quark-gluon ». Le plasma quark-gluon est un état de la matière qui existe à des températures et des densités extrêmement élevées. On pense qu’il existait au début de l’univers, juste après le Big Bang.

D'autres physiciens pensent que les trous noirs sont constitués d'un type de matière appelée « matière étrange ». La matière étrange est un type de matière qui contient des quarks étranges, qui sont l'un des six types de quarks qui composent les protons et les neutrons. On pense que la matière étrange est très dense et stable, et il est possible qu’elle existe au centre des trous noirs.

La véritable nature des trous noirs reste un mystère et constitue l’un des domaines de recherche les plus actifs en physique.