Vật chất tối là một loại vật chất giả thuyết trong thiên văn học và vũ trụ học để giải thắch cho hiệu ứng hấp dẫn như là kết quả của khối lượng không nhìn thấy được. Vật chất tối không thể được nhìn thấy trực tiếp với các kắnh thiên văn vì nó không phát ra hay hấp thụ ánh sáng hoặc các bức xạ điện từ ở bất kỳ mức độ đáng kể nào. Thay vào đó sự tồn tại và tắnh chất của vật chất tối được suy ra từ những hiệu ứng hấp dẫn của nó đối với vật chất khả kiến bức xạ và các cấu trúc quy mô lớn của vũ trụ. Theo nhóm nghiên cứu của thắ nghiệm Planck và dựa trên mô hình chuẩn của vũ trụ học thì tổng năng lượng của vũ trụ được biết có chứa 4,9% vật chất thông thường , 26,8% vật chất tối và 68,3% năng lượng tối1. Do đó vật chất tối được đánh giá đóng góp tới 84,5 % của toàn bộ vũ trụ. Trong khi đó năng lượng tối và vật chất tối đóng góp tới 95,1% tổng năng lượng của vũ trụ.
Các nhà vật lý thiên văn đưa ra giả thuyết vật chất tối vì sự khác biệt giữa khối lượng của vật thể thiên văn lớn được xác định từ hiệu ứng hấp dẫn và khối lượng tắnh toán được từ các Ềvật chất sángỂ bao gồm: ngôi sao, khắ và bụi. Vật chất tối lần đầu tiên được đề xuất bởi Jan Oort năm 1932 để tắnh vận tốc quỹ đạo của các ngôi sao trong ngân hà Milky Way. Năm 1933, Fritz Zwicky phát hiện ra sự xuất
1 Năng lượng tối: là giả thuyết dưới dạng năng lượng lấp đầy không gian như trống rỗng của vũ trụ và có xu hướng đẩy nhanh sự mở rộng của vũ trụ.
44
hiện của loại vật chất này khi đo vận tốc của các thiên hà trong quần thể thiên hà Coma.
Sau đó nhiều quan sát khác đã chỉ ra sự hiện diện của vật chất tối trong vũ trụ trong số đó phải kể đến tốc độ quay của các thiên hà bởi Vera Rubin trong những năm 1960-1970 và hiệu ứng thấu kắnh hấp dẫn tác động lên các vật thể phắa sau của quần thể như cụm thiên hà như Bullet Cluster, sự phân phối nhiệt độ khắ nóng trong các thiên hà và các cụm thiên hà và gần đây nhất là bức tranh bất đối xứng của bức xạ nền vũ trụ. Theo sự thống nhất giữa các nhà vũ trụ học, vật chất tối được cấu tạo thành chủ yếu từ các hạt hạ nguyên tử chưa được xác định rõ. Việc tìm kiếm hạt này bằng một loạt các phương pháp khác nhau là một trong những nỗ lực quan trọng trong vật lý hạt hiện nay.