宇宙中约25%的成分为暗物质,其通过引力效应维系星系结构。星系轨道速度异常现象表明,远离星系中心的天体运行速度与理论预测不符,暗物质理论由此被提出以解释这一现象。引力透镜效应观测显示,光线扭曲现象无法完全用可见物质解释,进一步支持暗物质存在的假说。
全球多个实验室正开展暗物质粒子探测实验。夏德博里暗物质探测实验室利用地下微中子观测装置寻找暗物质粒子,DEEP3600亚气探测器及意大利格兰萨索实验室的液态芯粒子碰撞监测系统则通过不同技术路径探索暗物质特性。截至2019年,实验虽未直接发现暗物质粒子,但已排除部分非候选粒子属性。
基于星系形成模拟,银河系暗物质运包裹理论认为,暗物质以球形结构环绕星系,其规模远超可见物质。然而,2019年对矮星系质量的研究发现,部分矮星系缺乏暗物质运,其质量仅由普通物质构成,这一现象对暗物质理论提出新挑战。若暗物质运不存在,现有引力理论或需重新修正。
关于暗物质本质的争议持续存在,主流观点认为其可能由未知粒子构成,甚至可能形成独立系统或暗物质生命形态。科学界通过暗物质光环结构观测和粒子实验逐步逼近真相,但当前仍需更多证据验证其存在形式及与普通物质的相互作用机制。