Karanlık madde, sıradan madde üzerinde yerçekimsel etkiler uygulayan ancak başka hiçbir yolla gözlemlenemeyen gizemli bir madde şeklidir. Konvansiyonel madde bulutları yıldızsal etkinlikleri, ışık saçılımı, radyo emisyonları ve diğer yollarla tespit edilebilirken, karanlık madde bulutları araçlarımızın büyük çoğunluğunda görünmezdir. Ancak evrendeki maddenin% 90 -% 99'unu oluştururlar.
30'lu yıllarda, gökbilimciler Fritz Zwicky ve Sinclair Smith, büyük galaktik kümeler Başak ve Koma içindeki galaksilerin hızının bir analizini yaptı. Gözlemlenen yıldız yoğunluğuna dayanan tahminler göz önüne alındığında, tüm galaksilerin olması gerekenden on ila yüz kat daha hızlı hareket ettiğini keşfetmişlerdir. Görünmeyen bir şey ek yerçekimi yaratıyordu.
Her ne kadar Zwicky ve Smith'in ilk gözlemleri karanlık madde için güçlü kanıtlar sunmuş gibi görünse de, tüm kozmologlar ikna olmadı. Bu galaktik kümeler çok uzak oldukları için, her galaksinin bağımsız hızlarını yalnızca on yıllık bir zaman diliminde doğru bir şekilde ölçmek zordu. 70'lerde Rubin, Freeman ve Peebles gibi bilim adamlarının galaksilerin dönme eğrilerini incelemeye başladıklarında daha güçlü kanıtlar ortaya çıktı. Sarmal gökadalardaki yıldızlar, bizimkiler gibi, galaktik çekirdek etrafında gözlemlenebilir kütlelerinin gösterdiğinden daha hızlı hareket ediyorlardı.
Sonunda, tüm galaksilerin, teleskopla gösterilen galaksinin sınırlarının çok ötesine uzanan koyu madde haleleri içerdiği keşfedildi. Bu halelerin MACHO'lardan (Masif Astrofizik Kompakt Halo Nesneleri) ve WIMP'lerden (Zayıf Etkileşen Masif Parçacıklar) oluştuğu söylenir. MACHO'lar çoğunlukla kara delikler ve kahverengi cüceler (yanmış yıldızlar) olarak teorikleştirilir. Geleneksel veya baryonik maddeden oluşurlar - aşina olduğumuz atomlar, sadece yüksek oranda sıkıştırılmışlar. WIMP'lerin göreceli hızlarda hareket eden parçacıklarla zayıf etkileşime giren, baryonik olmayan madde biçimleri olduğu söylenir. WIMP'ler için en muhtemel aday nötrino ve kuzenleridir.
