Pomiar szybkości obrotu galaktyk sugeruje, że oprócz gwiazd jest w nich jakaś inna materia, która wpływa na ich ruch. Według wyliczeń, masa całego Wszechświata jest zdecydowanie za mała aby po Wielkim wybuchu mogły ukształtować się galaktyki.

We Wszechświecie brakuje więc masy. Najprawdopodobniej jest ona ukryta w postaci niewidzialnych obiektów, które oddziałują grawitacyjnie, ale nie emitują i nie odbijają światła, i nie wchodzą w reakcje z innymi znanymi nam substancjami. Tą brakującą masę nazwano ciemną materią. Naukowcy szacują, że ciemna materia to aż 25% całego Wszechświata oraz ponad 80% oddziałującej grawitacyjnie masy.

Na podstawie obserwacji astronomicznych wiadomo, że ciemna materia tworzy “grawitacyjne soczewki”, które zakrzywiają światło docierające do Ziemi. Astrofizycy wykreślili mapę jej zagęszczeń w kosmosie. Okazało się, że mniej więcej pokrywa się ona z położeniem świecącej materii, z tym że skupiska ciemnej materii są dużo rozleglejsze. Jasne gwiazdy i galaktyki są niewielkimi obiektami zanurzonymi w nieznanej ciemnej substancji. Nasza Droga Mleczna wraz z Układem Słonecznym jest również zanurzona w wielkim ciemnym obłoku, który sięga prawie aż do sąsiedniej galaktyki Andromedy.

Próby ustalenia, czym jest ciemna materia i jaki jest jej udział w masie Wszechświata, doprowadziły do wielu odkryć, ale do dziś nie dały ostatecznych wyników.