Fekete lyukak a NASA animációján

Azok a csillagok, amelyek születéskori tömege a Nap tömegének hússzorosát meghaladja, életük végén fekete lyukká alakulnak. Amint azt a nevük is mutatja, ezek az objektumok nem világítanak, mivel még a fény se képes elhagyni őket. Egészen 2015-ig, amikor először sikerült észlelni az egybeolvadó fekete lyukakat a gravitációs hullámok révén (ez volt az első gravitációs hullám észlelés), az volt a meghatározó módszer ezek észlelésére, hogy olyan kettősöket kerestek, amelyeket egy fekete lyuk és csillag kísérője alkot. Ráadásul ezeket a rendszereket leginkább röntgen tartományban lehetett megfigyelni, ezért röntgen-kettősökként emlegetik őket.

Galaxisunkban és a szomszédos Nagy Magellán Felhő törpegalaxisban lévő ilyen kettősök közül 22 példát ábrázoltak a látványos animációban, ahol arányaikban a valósnak megfelelően, ám 22 ezerszeresre felgyorsított keringéssel mutatta meg őket a NASA Tudományos Vizualizációs Stúdiója. Olyan szögből látunk rájuk, ahogy a valóságban is látszanak a Földről nézve.

E rendszerek legtöbbjében a fekete lyuk körül egy akkréciós korong alakul ki a csillagból kiszippantott anyagból, ezeket a hőmérsékletüknek megfelelően eltérő színben ábrázolták, és bizony a hőmérsékletük még a csillagét is meghaladhatja. Minden fekete lyuk méretét jelentősen, de a lyuk tömegével arányosan felnagyították, hogy egyáltalán láthatóak legyenek a rendszerek közepén, hisz például a Cygnus X-1 esetében is csupán 124 kilométer átmérőjű a lyuk annak ellenére, hogy a tömege a Nap tömegének 21-szerese.

Amikor egy fekete lyuk és egy csillag párt alkotnak, a csillag anyaga kétféle módon juthat a fekete lyukhoz: egyrészt csillagszél formájában kidobódik az űrbe, amelyet a lyuk gravitációja aztán magához ragad – ilyen a Cygnus X-1, másrészt a fekete lyuk közvetlenül a csillagtól szippantja el az anyagot. Az akkréciós korongban keringő anyag felforrósodik, ennek köszönhetően bocsát ki először látható, majd ultraibolya, végül röntgen tartományú sugárzást.

A legnagyobb akkréciós korong az ábrázoltak közt a GRS 1915, amelynek pereme távolabb van a fekete lyuktól, mint a Merkúr a Naptól. A leggyorsabban a MAXI J1659 nevű forog, mindössze 2,4 órára van szüksége ahhoz, hogy a csillag és a fekete lyuk megkerüljék egymást. A Cygnus X-1 hírnevét az adja, hogy ez volt az első felfedezett fekete lyuk.