أظهر ستيفن هوكينغ أن التأثيرات الكمية تسمح للثقوب السوداء بإصدار إشعاع حراري يُعرف اليوم باسم «إشعاع هوكينغ»، وهو اكتشاف جمع بين النسبية العامة وميكانيكا الكم. وتشير هذه النظرية إلى أن الثقوب السوداء قد تفقد طاقتها تدريجيًا مع مرور الزمن، رغم أن هذا الإشعاع لم يُرصد مباشرة حتى الآن.

تُعد إسهامات ستيفن هوكينغ في دراسة الجاذبية والثقوب السوداء من أبرز الإنجازات العلمية منذ أعمال ألبرت أينشتاين، إذ جمع بين ميكانيكا الكم والنسبية العامة في دراسة الظواهر الكونية المتطرفة، وقدم أفكارًا جديدة حول طبيعة الثقوب السوداء وتطور الكون.

كرّس ستيفن هوكينغ جزءًا كبيرًا من أبحاثه لمحاولة التوصل إلى نظرية كمية للجاذبية توحد النسبية العامة مع ميكانيكا الكم، وهو أحد أكبر التحديات في الفيزياء الحديثة. وحتى اليوم لم تُطوَّر نظرية مكتملة تحظى بإجماع العلماء، وما تزال هذه القضية من أكثر موضوعات الفيزياء النظرية نشاطًا.

رأى ستيفن هوكينغ أن استخدام الثقوب السوداء للسفر عبر الزمن غير عملي، لأن الاقتراب من مركز الثقب الأسود يؤدي وفق النسبية العامة إلى الوصول إلى منطقة ذات كثافة هائلة تُعرف باسم المتفردة، حيث تنهار القوانين الفيزيائية المعروفة. ومع ذلك تستمر الدراسات النظرية في استكشاف نماذج بديلة لا تتضمن هذه الصعوبة.

الثقوب البيضاء ظاهرة كونية افتراضية معاكسة للثقوب السوداء، يعتقد بأنها تفريغ للمواد والطاقة الممتصة من قبل الثقوب السوداء. على الرغم من عدم العثور عليها إلا أنّ العلماء متأكدون من وجود ثقوب كهذه ويعتقدون أنها تتشكل عندما يموت الثقب الأسود.