วิธีทั่วไปที่นักดาราศาสตร์ใช้ค้นหาหลุมดำที่อยู่ในดาราจักรทางช้างเผือกก็คือวัดความเข้มของรังสีเอกซ์ที่แผ่ออกมาจากบริเวณใกล้เคียงกับหลุมดำ
ในปี 2560 หอสังเกตการณ์ไลโกได้ตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วงที่เกิดจากหลุมดำมวลประมาณ 31 มวลสุริยะชนเข้ากับหลุมดำมวล 25 มวลสุริยะ นับเป็นการค้นพบที่สั่นสะเทือนวงการดาราศาสตร์ที่สุดครั้งหนึ่ง ไม่เพียงแต่เป็นการพิสูจน์ว่าคลื่นความโน้มถ่วงมีจริง และหอสังเกตการณ์ไลโกทำงานได้จริงแล้ว ยังเป็นครั้งแรกที่พบหลุมดำที่มีมวลระดับหลายสิบเท่าของดวงอาทิตย์ ซึ่งทำให้ย่านของมวลหลุมดำแผ่กว้างขึ้นไปอีก การวัดคลื่นความโน้มถ่วงจึงเป็นอีกวิธีหนึ่งในการค้นหาหลุมดำที่อยู่ห่างไกลระดับต่างดาราจักรได้ และเหมาะสำหรับการค้นหาหลุมดำที่มีมวลสูงมากระดับเป็นสิบเท่าของดวงอาทิตย์
อย่างไรก็ตาม ยังคงมีช่องว่างของช่วงมวลระหว่างหลุมดำที่มีมวลต่ำสุดกับดาวนิวตรอนที่มีมวลมากที่สุดอยู่ นักดาราศาสตร์ยังไม่เคยพบวัตถุมวลแน่นที่มีมวลอยู่ในช่วงดังกล่าวเลย
นักดาราศาสตร์กลุ่มหนึ่งที่นำโดย ศาสตราจารย์ทอดด์ ทอมป์สัน จากมหาวิทยาลัยโอไฮโอสเตต สงสัยว่าน่าจะมีหลุมดำที่มีมวลอยู่ในช่วงดังกล่าว แต่ตรวจไม่พบด้วยวิธีที่ใช้อยู่ในปัจจุบันเนื่องจากไม่แผ่รังสีใด ๆ ออกมา โดยสันนิษฐานว่าหลุมดำประเภทนี้น่าจะอยู่ในระบบดาวคู่ นั่นหมายความว่าประกอบด้วยหลุมดำหนึ่งดวงกับดาวฤกษ์อีกหนึ่งดวงโคจรรอบกันในระยะที่ห่างมากพอที่ดาวฤกษ์จะไม่ถูกหลุมดำสหายนั้นกลืนกินไป ซึ่งหลุมดำในระบบเช่นนี้จะไม่แผ่รังสีเอกซ์ออกมาให้ตรวจจับได้
ผังแสดงการวัดการเคลื่อนที่ของดาวโดยอาศัยหลักของการเลื่อนดอพเพลอร์ (จาก Las Cumbres Observatory)