宇宙中的大多數物質是看不見的——但它對太空中最大結構的影響卻可以。
這張合成圖像顯示了合并星系團 Abell 520 核心的暗物質、星系和熱氣體的分布，該星系團由大質量星系團的劇烈碰撞形成。圖像中心的藍色和綠色混合表明，暗物質團塊位于大部分熱氣體附近，那里幾乎沒有星系。 （圖片來源：NASA、ESA、CFHT、CXO、MJ Jee（加州大學戴維斯分校）和 A. Mahdavi（舊金山州立大學））
天文學家估計，宇宙中大約 85% 的物質是暗物質，這意味著只有 15% 的物質是正常物質。根據CERN（歐洲核研究組織）的說法，暗能量是天文學家對宇宙加速膨脹的稱呼，暗能量約占宇宙中所有質量能量的 27% 。
天文學家有多種工具來測量宇宙中物質的總量，并將其與“正常”（也稱為“重子”）物質的量進行比較。最簡單的技術是比較兩個測量值。
第一個測量值是大型結構（如星系）發出的光的總量，天文學家可以使用它來推斷該物體的質量。第二個測量值是將大型結構固定在一起所需的估計重力。當天文學家比較整個宇宙中的星系和星團的這些測量結果時，他們得到了相同的結果：根本沒有足夠的正常發光物質來解釋將這些物體聚集在一起所需的引力。
不同的星系暗物質與正常物質的比例不同。一些星系幾乎不含暗物質，而另一些星系則幾乎不含正常物質。但是一次又一次的測量給出了相同的平均結果：宇宙中大約 85% 的物質不發射光或與光相互作用。
沒有足夠的重子
天文學家還有許多其他方法可以驗證這一結果。例如，一個巨大的物體，如星系團，會扭曲它周圍的時空，以至于它會彎曲任何穿過的光的路徑——一種稱為引力透鏡的效應。然后，天文學家可以將我們從發光物體看到的質量與解釋透鏡效應所需的質量進行比較，再次證明一定有額外的質量潛伏在某處。
天文學家還可以使用計算機模擬來觀察大型結構的生長。數十億年前，我們的宇宙比今天小得多。恒星和星系的演化需要時間，如果宇宙只能依賴正常的可見物質，那么我們今天就看不到任何星系。相反，根據宇宙學家 Joel Primack 的演講，星系的增長需要暗物質“池”來收集正常物質 。
最后，宇宙學家可以回顧宇宙誕生僅十幾分鐘的時間，也就是第一批質子和中子形成的時間。宇宙學家可以利用我們對核物理學的理解來估計那個時代產生了多少氫氣和氦氣。
這些計算準確地預測了當今宇宙中氫與氦的比例。根據天體物理學家內德賴特的說法，他們還預測了宇宙中重子物質數量的絕對極限，這些數字與當今星系和星團的觀測結果一致。
或者，暗物質可能是對我們基于牛頓定律和愛因斯坦廣義相對論的引力理論的誤解。
天文學家可以調整這些理論，以在個別情況下提供對暗物質的解釋，比如星系中恒星的運動。但是引力的替代方法無法解釋整個宇宙中暗物質的所有觀測結果。
所有證據都表明暗物質是某種未知的粒子。它不與光或正常物質相互作用，僅通過引力使自己為人所知。事實上，天文學家認為現在有數以萬億計的暗物質粒子流過你。科學家們希望盡快確定宇宙中這個神秘成分的身份。
