恆星黑洞

参见：X射線天文學

當物質從黑洞的伴星轉移至黑洞時，在聯星系統中的黑洞是可以觀測到的。掉落至緻密伴星的質量釋放出的能量是如此的巨大，使物質的溫度升高至數億度的高溫並輻射出X射線；因此可以用X射線觀察黑洞，而伴星可以用光學望遠鏡觀察。從黑洞和中子星釋放出來的能量有相同的數量級，使黑洞和中子星經常難以區分。

但是，中子星還有其他的特性。它們顯示出微差自轉，並且有磁場和呈現局部的爆炸現象（熱核爆炸）。每當這些特性被觀測到，就可以判斷密接聯星的伴星是中子星。

推導出的質量來自對緻密X射線源的觀測（結合X射線和可見光的資料），所有被辨認出為中子星的質量都在3-5倍的太陽質量，緻密伴星的質量在5倍太陽質量以上的系統都未顯露出中子星的特徵。結合這些事實，緻密伴星的質量在5倍太陽質量以上的越來越可能是黑洞。

值得注意的是，黑洞存在的證據不僅是從地球上觀測到的，也來自理論：在如此的聯星系統中，除了黑洞之外，沒有任何天體可以做為這個緻密伴星的天體。如果能直接觀察到一個微粒（或一個氣泡）墜落進入黑洞的軌道，就可以直接證明黑洞的存在。