În sistemele binare, o gaură neagră poate „devora” treptat materia unei stele însoțitoare, emițând fascicule intense de raze X.

Sistemele binare de raze X (XRB) reprezintă o clasă de stele binare care sunt extrem de luminoase în spectrul razelor X, atingând intensități de până la 10^38 ergi pe secundă. Procesul principal este acreția, unde forța gravitațională a obiectului compact, precum o gaură neagră sau o stea neutronică, depășește forța de atracție a stelei companion asupra straturilor sale exterioare. Acest transfer de masă are loc adesea prin punctul Lagrange L1 sau prin captarea vântului stelar masiv.Pe măsură ce materia cade spre gaura neagră, aceasta conservă momentul cinetic și formează un disc de acreție plat. În interiorul acestui disc, particulele de gaz se ciocnesc la viteze relativiste, generând temperaturi cuprinse între 1 și 10 milioane de grade Kelvin. Conform legii lui Stefan-Boltzmann, obiectele atât de fierbinți emit radiații predominant în spectrul razelor X, transformând energia gravitațională în radiație cu o eficiență mult mai mare decât fuziunea nucleară.Cygnus X-1, situat la aproximativ 6.000 de ani-lumină de Pământ, a fost descoperit în 1964 și a devenit subiectul unui pariu celebru între Stephen Hawking și Kip Thorne în 1974. Hawking a pariat că sistemul nu conține o gaură neagră, însă a recunoscut înfrângerea în 1990, după ce datele observaționale au confirmat masa obiectului compact ca fiind de aproximativ 15 ori mai mare decât cea a Soarelui. Această masă depășește limita Tolman-Oppenheimer-Volkoff, confirmând astfel natura sa de gaură neagră.