Les trous noirs sont parmi les phénomènes les plus étranges de l'Univers. Du fait des forces gravitationnelles colossales qui s'exercent, ils présentent d'énormes dangers mais aussi des possibilités étonnantes pour les courageux équipages des spationefs.

Les étoiles normales déforment légèrement l’espace, mais les trous noirs y creusent des fosses insondables d’où il est impossible de s’échapper. Le trou noir est une boule de matière d'une extraordinaire densité, dont l'attraction est si puissante que rien de ce qui s'aventure à proximité ne peut s'en échapper.

Starfleet commence juste à comprendre la grande diversité des phénomènes secondaires associés aux trous noirs, utilisables comme portails vers d'autres dimensions et, dans certains cas (fort rares), habitables par des Aliens.

Tout corps céleste possède un champ gravitationnel, de sorte que, pour s'échapper de sa surface, un spationef doit accélérer suffisamment pour s'affranchir de son attraction : de la Terre, cette vitesse de libération est de 11180 m/s. Le champ gravitationnel bien supérieur des étoiles nécessite une vitesse nettement plus élevée.

En 1795, le mathématicien Pierre Simon de Laplace conjectura au sujet d'une étoile si massive que la vitesse de libération y serait égale à celle de la lumière. La lumière émise par cette étoile ne pourrait s'échapper de sa surface, de sorte que l'astre paraîtrait totalement obscur (un « soleil noir»).

Au début du XXe siècle, Albert Einstein se rendit compte que rien ne peut aller plus vite que la lumière, rien donc ne pourrait jamais s'échapper d'un soleil noir. Dans sa théorie de la relativité, il développa ensuite le concept de soleil noir, qui prit le nom de « trou noir ».

La mise au point par Zefram Cochrane de la propulsion à distorsion, au XXIe siècle, fit appel à la technologie subspatiale pour circonvenir les restrictions théorisées par Einstein.

Si la Terre se trouvait comprimée en une sphère de la grosseur d'une piécette, sa densité serait suffisante pour que la vitesse de libération dépasse celle de la lumière : elle deviendrait un trou noir.

Pour se représenter les trous noirs sans faire appel à la notion de vitesse de libération, on peut imaginer leurs effets sur le continuum espace-temps, considéré comme un tapis de caoutchouc imaginaire sur lequel seraient posés tous les corps célestes, la masse de ces corps déforme le tapis en créant des puits gravitationnels. L'énergie nécessaire pour échapper à ces puits dépend de la profondeur de ceux-ci, quant au trou noir, il incurve l'espace sur une profondeur infinie.

Il existe trois sortes de trous noirs. Les plus courants sont des coeurs d'étoiles mortes (toute étoile d'une masse huit fois supérieure à celle du Soleil est appelée à achever son existence dans l'explosion cataclysmique d'une supernova, le coeur de l'étoile, devenu inerte, s'effondre sous sa propre masse, pour donner lieu souvent à un trou noir. Les minuscules trous noirs primordiaux, encore assez abondants, ont été créés dans les 10 à 35 premières secondes après le Big Bang.

Il y a cent mille ans, des êtres inconnus ont utilisé de tels trous noirs pour alimenter en énergie un réseau de stations relais couvrant près de la moitié de la Galaxie. L'USS Voyager NCC-74656 a découvert l'une de ces stations relais, qui exploite une singularité quantique (un tout petit trou noir) d'un centimètre pour produire 4 terawatts de puissance. Enfin, des trous noirs incroyablement massifs se forment de façon naturelle au centre des galaxies.

L'horizon événementiel est une surface sphérique marquant le point au-delà duquel il est impossible d'échapper à l'attraction d'un trou noir, sinon par des techniques subspatiales.

En 2371, Voyager a toutes les peines du monde à échapper à l'horizon événementiel d'une singularité quantique de type 4 (point de densité infinie mais aux dimensions spatiales minimes où les lois de la physique cessent de s'appliquer). La rotation des trous noirs, qui fait suite à celle des étoiles, produit des distorsions spatiales dans l'ergosphère.

En 2266, l’Enterprise NCC-1701 subit une collision avec une étoile noire, ce qui le projette au XXe siècle et entraîne la découverte d’un effet de fronde grâce auquel un vaisseau peut entrer dans une distorsion temporelle. Cette manœuvre risquée ouvrira pour Starfleet un nouveau domaine d’exploration temporel aussi bien que spatial.