นักดาราศาสตร์จัดหลุมดำเป็นสองจำพวกใหญ่ ๆ จำพวกแรกคือ หลุมดำมวลดาวฤกษ์ หมายถึงหลุมดำที่มีมวลระดับเดียวกับดาวฤกษ์มวลสูง ดวงที่มีมวลมากที่สุดไม่เกิน 100 มวลสุริยะ อีกจำพวกหนึ่งคือ หลุมดำมวลยวดยิ่ง หมายถึงหลุมดำที่มีมวลสูงมากในระดับหลายล้านมวลสุริยะหรืออาจมากถึงระดับพันล้านมวลสุริยะ หลุมดำแบบหลังนี้พบในใจกลางดาราจักรเกือบทุกดาราจักร

นักดาราศาสตร์รู้จักหลุมดำมวลดาวฤกษ์ดีพอสมควร ทราบว่าหลุมดำประเภทนี้เกิดจากดาวฤกษ์มวลสูงยุบตัว หรืออาจเกิดจากหลุมดำมวลดาวฤกษ์ด้วยกันชนและหลอมรวมกัน  

ส่วนหลุมดำมวลยวดยิ่ง นักดาราศาสตร์ยังไม่แน่ใจนักว่าเกิดขึ้นได้อย่างไร ทฤษฎีหนึ่งกล่าวว่าหลุมดำมวลยวดยิ่งเกิดจากหลุมดำขนาดย่อมชนและหลอมรวมกันครั้งแล้วครั้งเล่าจนมีมวลสะสมมากขึ้นเรื่อย ๆ หรืออาจเกิดจากหลุมดำขนาดย่อมที่กลืนกินสสารรอบ ๆ เข้าไปเป็นจำนวนมากจนอ้วนพีกลายเป็นหลุมดำยักษ์ใหญ่ขึ้นมาได้


หากทฤษฎีนี้เป็นจริง ในเอกภพก็ควรจะมีหลุมดำมวลปานกลางที่มีมวลอยู่ระหว่างช่วงมวลของหลุมดำสองประเภทอยู่ด้วย ซึ่งแสดงถึงหลุมดำที่อยู่ระหว่างเติบโตไปเป็นหลุมดำรุ่นยักษ์

นักดาราศาสตร์พยายามค้นหาหลุมดำมวลปานกลางมาเป็นเวลานานแล้ว จนถึงปัจจุบันมีรายงานการพบหลุมดำมวลปานกลางบ้าง แต่ก็มีเป็นจำนวนน้อยมาก และส่วนใหญ่ก็เป็นการค้นพบทางอ้อมและไม่อาจยืนยันได้ชัดเจน 

หลุมดำหากอยู่ในภาวะที่ไม่ได้กลืนกินสสารจะตรวจสอบได้ยากมาก เพราะจะไม่แผ่รังสีใด ๆ ออกมา แต่จะยังคงพิสูจน์ได้ว่ามีอยู่จริงจากการวิเคราะห์การเคลื่อนที่ของวัตถุที่อยู่รายรอบ เช่นดาวฤกษ์ 



กระจุกดาวทรงกลม เป็นกลุ่มของดาวฤกษ์จำนวนมากที่แออัดกันอยู่เป็นกระจุก กระจุกดาวทรงกลมอาจมีดาวฤกษ์ตั้ง 100,000 ดวง และอาจมากถึงจนถึงมากถึงหนึ่งล้านดวง นักดาราศาสตร์สงสัยมาเป็นเวลานานแล้วว่า ที่ใจกลางของกระจุกดาวทรงกลมอาจมีหลุมดำมวลปานกลางอยู่

เอดัวร์โด วีทราล จากสถาบันกล้องโทรทรรศน์อวกาศและคณะ ได้ใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลและไกอา สำรวจกระจุกดาวเอ็ม 4 (M4) อย่างใกล้ชิดและวิเคราะห์การเคลื่อนที่ของดาวฤกษ์ประมาณ 6,000 ดวงในกระจุก เพื่อหาหลักฐานว่ามีดาวเหล่านี้โคจรรอบวัตถุมวลสูงที่มองไม่เห็นในใจกลางกระจุกหรือไม่ พบว่าดาวในใจกลางกระจุกมีการเคลื่อนที่ที่ผิดปกติอยู่จริง ซึ่งแสดงถึงมวลที่มองไม่เห็น 800 มวลสุริยะหลบซ่อนอยู่ภายในกระจุก

แม้ข้อมูลจากไกอาและฮับเบิลจะยังไม่อาจพิสูจน์ได้ว่า มวลที่มองไม่เห็นในกระจุกดาวเอ็ม 4 นั้นเป็นกลุ่มของซากดาวฤกษ์จำนวนมาก หรือว่าเป็นวัตถุเดี่ยว แต่ปัญหาข้อนี้แก้ได้ด้วยการสร้างแบบจำลองเพื่อดูว่ากรณีใดมีความเป็นไปได้มากกว่า ซึ่งพบว่ามวลที่มองไม่เห็นนั้นอยู่ในบริเวณที่จำกัดมาก หากแหล่งมวลดังกล่าวเป็นกลุ่มของวัตถุเช่นกระจุกของหลุมดำอยู่กันอย่างเบียดเสียดภายในบริเวณคับแคบเช่นนั้น อันตรกิริยาระหว่างหลุมดำแต่ละดวงจะทำให้เกิดความอลหม่านจนเหวี่ยงให้หลุมดำเหล่านั้นหลุดลอยออกจากกระจุกดาวไปเลย นักดาราศาสตร์เคยเห็นปรากฏการณ์เช่นนี้มาแล้วในกระจุกดาวพาโลมาร์ 5 

ด้วยเหตุนี้ นักดาราศาสตร์จึงเชื่อว่า วัตถุที่เป็นที่มาของมวลลึกลับในกระจุกดาวเอ็ม 4 จะต้องเป็นวัตถุเดี่ยว ซึ่งก็คือหลุมดำมวลปานกลางนั่นเอง 

กระจุกดาวเอ็ม 4 หรือ เมซีเย 4 เป็นกระจุกดาวทรงกลมที่อยู่ใกล้โลกที่สุด อยู่ห่างจากโลก 6,000 ปีแสงในทิศทางของกลุ่มดาวแมงป่อง การที่พบหลุมดำมวลปานกลางในสถานที่ที่ไม่ไกลจากโลกมากเช่นนี้จึงเป็นเรื่องดีเพราะทำให้การสำรวจศึกษาเพิ่มเติมได้อย่างไม่ยากเย็นนัก