黑洞无法直接观测，但可以借由间接方式得知其存在与质量，并且观测到它对其他事物的影响。借由物体被吸入之前的因高热而放出和γ射线的“边缘讯息”，可以获取黑洞存在的讯息。推测出黑洞的存在也可借由间接观测恒星或星际云气团绕行轨迹取得位置以及质量。
美国国家航空航天局（NASA）日前在其网站上公布了黑洞合并的模拟动图，在浩瀚繁星中，两个靠近的黑洞如同一双黝黑的“宇宙之眼”，随后二者旋转融合，最终合二为一。这一过程也伴随着引力波的产生，即所谓的“时空涟漪”。
引力波探测可谓是今年物理学的大热门，10月份不负众望摘下诺贝尔物理学奖，此后，天文学家又宣布首次探测到由双中子星合并产生的引力波及其伴随的电磁信号。
黑洞合并模拟图。（图片来源：NASA）
从2015年9月至今，科学家已经五次捕捉到引力波。其中，前四次探测到的引力波都是由黑洞合并产生。不过，现在还有更大的物体，它们的引力波信号还没有被探测到：超大质量的黑洞，比太阳质量大1亿倍。
大多数大型星系都有一个中央超大质量黑洞。当星系发生碰撞时，它们的中心黑洞倾向于彼此螺旋上升，释放出引力波。但超大质量黑洞的引力波产生的频率要低得多。
为了探索这一未知的引力波科学领域，研究人员开始脉冲星计时阵列的自然实验。脉冲星是死星的密集残留物，它们经常发射无线电波，这就是为什么有些人称之为“宇宙灯塔”。
引力将许多黑洞牵引到一起，在早期宇宙中它们相互合并，形成更大的黑洞。数亿年间，黑洞不断增长，称为超大质量黑洞。这些超级黑洞的引力范围甚至可以达到数百万光年，它们不断将越来越多的星际气体拖入自己的引力范围，这些气体在绕黑洞公转的过程中演变成了数千亿颗恒星，形成了原始的星系。不过星系之形成和演化向来都众说纷纭，有些已经被广泛接受，但仍然有不少人质疑。
黑洞的合并会产生引力波，因为当它们相互环绕时，它们的引力会扭曲时空的结构，以光速向各个方向向外发射。这些扭曲实际上使地球和脉冲星的位置发生了轻微的变化，从而产生了一种来自天体灯塔的特征和可探测的信号。
研究人员称，“从10亿次太阳质量黑洞的合并中发现引力波，将有助于解开星系形成的一些最持久的谜题” 。
