En astrofísica y cosmología, la materia oscura es una materia hipotética de composición desconocida que no emite o refleja suficiente radiación electromagnética para ser observada directamente, pero cuya presencia puede inferirse de los efectos gravitacionales sobre la materia visible.
Según las observaciones actuales de estructuras más grandes que el tamaño de una galaxia y la cosmología del Big Bang, la materia oscura representa la gran mayoría de la masa en el universo observable.
Fritz Zwicky lo usó por primera vez para declarar los fenómenos observados consistentes con las observaciones de la materia oscura como las velocidades de rotación de las galaxias y las velocidades orbitales de las galaxias en los cúmulos, la lente gravitacional de los objetos de fondo por los cúmulos de galaxias como el cúmulo Bullet, y eldistribución de temperatura del gas caliente en galaxias y cúmulos de galaxias.
La materia oscura también juega un papel central en la formación de estructuras y la evolución de las galaxias, y tiene efectos medibles en la anisotropía del fondo cósmico de microondas.
Todas estas líneas de evidencia sugieren que las galaxias, los cúmulos de galaxias y el universo en su conjunto contienen mucha más materia que la que interactúa con la radiación electromagnética: el resto se denomina "componente de materia oscura". La composición de la materia oscura esdesconocido, pero puede incluir neutrinos ordinarios y pesados, partículas elementales recientemente postuladas como WIMP y axiones, cuerpos astronómicos como estrellas y planetas enanos denominados colectivamente MACHO y nubes de gas no luminoso.
La evidencia actual favorece los modelos en los que el componente principal de la materia oscura son las nuevas partículas elementales, denominadas colectivamente materia oscura no bariónica.
El componente de materia oscura tiene mucha más masa que el componente "visible" del universo.
En la actualidad, se estima que la densidad de bariones comunes y radiación en el universo es equivalente a aproximadamente un átomo de hidrógeno por metro cúbico de espacio.
Solo se puede ver directamente alrededor del 4% de la densidad de energía total en el universo como se infiere de los efectos gravitacionales.
Se cree que alrededor del 22% está compuesto de materia oscura.
Se cree que el 74% restante consiste en energía oscura, un componente aún más extraño, distribuido difusamente en el espacio.
Algunas materias bariónicas difíciles de detectar contribuyen a la materia oscura, pero constituyen solo una pequeña porción.
Determinar la naturaleza de esta masa faltante es uno de los problemas más importantes en la cosmología moderna y la física de partículas.