Valami tartja össze a galaxisokat. Nem az az anyag, amit látunk. A csillagok túl gyorsan keringenek a galaxisok középpontjai körül ahhoz, hogy a látható tömeg ezt megmagyarázza. A galaxishalmazok forróbbak, mint amilyennek lenniük kellene. A gravitációs lencsehatás jobban hajlítja a fényt, mint azt a látható anyag önmagában megengedné. A legegyszerűbb magyarázat a sötét anyag: az anyag olyan formája, amely nem bocsát ki, nem nyeli el és nem veri vissza a fényt, de gravitációt fejt ki.

A sötét anyag az univerzum körülbelül 27 százalékát teszi ki. Nem atomokból áll. Nem lép elektromágneses kölcsönhatásba, ezért láthatatlan. Csak gravitációs kölcsönhatásban van, és esetleg a gyenge magerő révén. A lehetséges sötét anyag lehet a WIMP, az axion és a steril neutrínó. Ilyet még nem észleltek.

A sötét anyag elengedhetetlen a szerkezetképződéshez. Nélküle a gravitáció nem tudta volna elég gyorsan összehúzni az anyagot ahhoz, hogy galaxisok alakuljanak ki. A sötét anyagot tartalmazó szimulációk reprodukálják a megfigyelt kozmikus hálót. A sötét anyag nélküli szimulációk nem.

A keresés a fizika egyik legnagyobb erőfeszítése. Földalatti detektorok, részecskeütköztetők és teleszkópok mind keresik. Eddig semmi. De a gravitációs bizonyítékok elsöprőek.