Prin definiție, nimic nu radiază dintr-o gaură neagră. Pentru a o detecta, se folosesc metode indirecte. Dacă gaura neagră aparține unui sistem binar, există două metode de detecție:

• O analiză precisă a perturbărilor în mișcarea stelei vizibile, urmată de o pierdere de masă în favoarea stelei companion. Dacă masa este incompatibilă cu o stea neutron, este o gaură neagră.
• Dacă este un disc de accelerare, există radiații X foarte intense, cu o rată de schimbare destul de mare. Dacă variațiile sunt foarte rapide, atunci discul și obiectul central, sunt foarte mici.

Dacă gaura neagră este singură, aceste metode nu pot fi folosite. O gaură neagră singură este detectată de efectul gravitațional micro-lensing. Masa ei uriașă deviază lumina stelelor care se află în spatele ei.

Dar oare găurile negre există sau sunt doar stele neutron? Pentru a ajunge la o explicație, examinarea unui asemenea obiect într-un sistem binar, este imperios necesară, în special a discului de accelerare. În apropiere de centrul stelei, gravitația este mai mare și emisiile de raze X sunt în cantități mai mari din pricina gazului care circulă. Discul pare roșu și pălește în culoare spre centrul stelei. Dacă steaua este o gaură neagră, atunci când gazul ajunge dincolo de orizont, dispare complet, dispare emisia de radiații.

Găurile negre sunt studiate în acest moment cu ajutorul satelitului Chandra, un radio telescop sensibili la raze x. Mulțumită acestui satelit, se poate observa fenomenul novae în cadrul sistemelor binare cu o stea ultra compactă. Razele X ale acestor novae pot să fie de 100 sau chiar de 1000 de ori mai slabe față de alte astfel de fenomene. Din această cauză, cercetătorii pot identifica cu exactitate dacă un anumit fenomen este sau nu o gaură neagră.