Галактики удерживаются вместе чем-то. Это не видимая материя. Звезды вращаются вокруг центров галактик слишком быстро, чтобы видимая масса могла это объяснить. Скопления галактик горячее, чем должны быть. Гравитационное линзирование искривляет свет сильнее, чем это допускает одна лишь видимая материя. Самое простое объяснение — темная материя: форма материи, которая не излучает, не поглощает и не отражает свет, но оказывает гравитационное воздействие.

Темная материя составляет около 27 процентов Вселенной. Она не состоит из атомов. Она не взаимодействует электромагнитно, поэтому невидима. Она взаимодействует только гравитационно и, возможно, посредством слабого ядерного взаимодействия. В качестве кандидатов рассматриваются WIMP-частицы, аксионы и стерильные нейтрино. Пока ни одна из них не обнаружена.

Темная материя необходима для формирования структуры галактик. Без нее гравитация не смогла бы с достаточной скоростью стягивать материю, чтобы образовались галактики. Моделирование, включающее темную материю, воспроизводит наблюдаемую космическую сеть. Моделирование без нее этого не делает.

Поиски этого объекта — одна из самых масштабных задач в физике. Подземные детекторы, ускорители частиц и телескопы — все они стремятся его обнаружить. Пока ничего не найдено. Но гравитационные доказательства неопровержимы.