銀河を一つにまとめている何かが存在する。それは、我々が見ることのできる物質ではない。星々は、目に見える質量だけでは説明できないほど速く銀河の中心を周回している。銀河団は、本来あるべき温度よりも高い。重力レンズ効果によって、光は目に見える物質だけでは説明できないほど大きく曲がる。最も単純な説明は、ダークマターである。ダークマターとは、光を放出、吸収、反射しないが、重力を及ぼす物質の一種である。

暗黒物質は宇宙の約27パーセントを占めている。原子で構成されておらず、電磁的に相互作用しないため目に見えない。重力のみを介して、あるいは弱い核力を介してのみ相互作用する。候補としては、WIMP、アクシオン、無菌ニュートリノなどが挙げられるが、いずれもまだ検出されていない。

ダークマターは構造形成に不可欠である。ダークマターがなければ、重力によって物質が銀河を形成するのに十分な速さで集積することはできなかっただろう。ダークマターを含むシミュレーションは、観測されている宇宙の網状構造を再現する。ダークマターを含まないシミュレーションでは再現できない。

この探索は物理学における最大規模の取り組みの一つだ。地下検出器、粒子加速器、望遠鏡など、あらゆる手段で探査が行われている。今のところ何も見つかっていないが、重力に関する証拠は圧倒的だ。