أسهم ستيفن هوكينغ في تطوير الفهم النظري للثقوب السوداء، وهي مناطق من الزمكان تكون فيها الجاذبية قوية إلى درجة تمنع حتى الضوء من الإفلات بعد تجاوز أفق الحدث. وقد قادته أبحاثه إلى اكتشافات غيرت التصورات السابقة حول هذه الأجسام الفلكية.

ستيفن هوكينغ عالم فيزياء إنجليزي قدّم إسهامات بارزة في النسبية ونظرية الكم رغم إصابته بمرض من أمراض الخلايا العصبية الحركية، الذي قيّد حركته وكلامه تدريجيًا منذ تشخيصه عام ١٩٦٣ وهو في الحادية والعشرين. ركزت أبحاثه المبكرة على المتفردات، وهي مناطق شديدة الكثافة وصغيرة للغاية يُفترض أنها تقع في مركز الثقوب السوداء وقد تكون وُجدت في بداية الكون. وفي السبعينيات ربط هذا العمل بنظرية الكم متنبئًا بأن الثقوب السوداء ستنكمش فعليًا لأنها تبعث سيلًا من الجسيمات يُسمى إشعاع هوكينغ عند سطحها. كما حقق كتابه الشهير «تاريخ موجز للزمن» الصادر عام ١٩٨٨ مبيعات عالمية كبيرة.

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.

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.

يمكن للثقوب السوداء أن تسبب انزياحاً أحمر ثقالياً شديداً للضوء المنبعث من مادة تقع بالقرب من أفق الحدث، لأن الفوتونات تفقد طاقة عند صعودها خارج المجال الثقالي القوي. ومن منظور راصد بعيد يزداد انزياح الإشارات كلما اقترب مصدرها من الأفق، غير أن الضوء الذي يُرصد عملياً يصدر عادةً من قرص التراكم والمناطق الواقعة خارج الثقب الأسود.