Большая часть Вселенной состоит из темной энергии, таинственной силы, которая управляет ускоряющимся расширением Вселенной.

Следующим по величине компонентом является темная материя, которая взаимодействует с остальной Вселенной только через свою гравитацию. Нормальная материя, включая все видимые звезды, планеты и галактики, составляет менее 5 процентов от общей массы Вселенной.

Астрономы не могут видеть темную материю непосредственно, но могут изучать ее эффекты. Они могут видеть свет, изгибающийся от гравитации невидимых объектов (так называемое гравитационное линзирование). Они также могут измерить, что звезды вращаются вокруг своих галактик быстрее, чем они должны быть.

Все это можно объяснить, если бы в каждой галактике было связано большое количество невидимой материи, способствующей ее общей массе и скорости вращения.

Астрономы знают больше о том, чем не является темная материя, чем о том, чем она является.

Темная материя темна: она не излучает света и не может быть видна непосредственно, поэтому она не может быть звездами или планетами.

Темная материя — это не облака обычной материи: частицы нормальной материи называются барионами. Если бы темная материя состояла из барионов, ее можно было бы обнаружить через отраженный свет. [Галерея: темная материя по всей Вселенной]

Темная материя не является антиматерией: антиматерия аннигилирует материю при контакте, производя гамма-лучи. Астрономы их не обнаруживают.

Темная материя — это не черные дыры, так как черные дыры — это гравитационные линзы, которые искривляют свет. Астрономы не видят достаточно линзовых событий, чтобы объяснить количество темной материи, которая должна существовать.

Структура во Вселенной формируется на мельчайших масштабах в первую очередь. Считается, что темная материя конденсируется первой, образуя «каркас», с нормальной материей в виде галактик и скоплений, следующих за концентрациями темной материи.

Ученые используют различные методы в различных дисциплинах астрономии и физики, чтобы охотиться за темной материей:

  • Коллайдеры частиц, такие как Большой Адронный Коллайдер.
  • Космологические инструменты, такие как WMAP и Планк.
  • Сразу эксперименты по обнаружения включая CDMS, ксенон, Zeplin, WARP, ArDM и другие.
  • Эксперименты непрямого обнаружения, в том числе: детекторы гамма-излучения (космический телескоп Ферми и наземный телескоп Черенкова); нейтринные телескопы (IceCube, Antares); детекторы антивещества (Pamela, AMS-02) и рентгеновские и радиотехнические средства.