Existența materiei negre a fost demonstrată prin calcule și observații indirecte. Compoziția și natura sa rămân o mare enigmă.
Aproximativ 80% din masa universului este constituită dintr-o materie pe care oamenii de știință nu au putut-o cerceta direct și pe care o numesc „materie neagră”. Așa cum explică Space.com, aceasta nu emite nici un fel de lumină și de energie, dar este indispensabilă pentru ca universul nostru să existe în forma de acum.
Studiul altor galaxii decât Calea Lactee a demonstrat, începând cu anii 1950, că universul conține o cantitate de materie mult mai mare decât cea vizibilă. Altfel, s-ar fi împrăștiat de multă vreme. De unde concluzia din ce în ce mai răspândită printre astrofizicieni că materia neagră există, deși nu a fost niciodată observată direct.
Este posibil, totuși, ca urme de materie neagră să fi fost depistate de către un detector de particule de pe Stația Spațială Internațional. Însă asupra acestui aspect nu există consens științific.
Găurile negre, oricât de gigantice ar fi, anumite stele moarte sau inactive, cum ar fi piticele albe, piticele brune sau stelele cu neutroni nu pot justifica partea de 80% din masa universului care scapă cercetării. Aceasta pare să fie de o altă natură decât materia pe care o cunoaștem noi, materia așa-numită „barionică”, făcută din protoni, neutroni și electroni.
Materia neagră ar fi constituită din materie „non-barionică” și, fără îndoială, din WIMPS („weakly interacting massive particle”), niște particule masive dar foarte puțin interactive cu materia „normală”, ceea ce le face foarte greu de detectat.
Materia neagră ar fi astfel constituită din particule ipotetice, a căror existență nu este decât bănuită, cum ar fi „neutralinos”, „axioni” sau „fotinos”.
Mai există și o altă posibilitate, ca legile gravității, care până acum au descris și prezis cu precizie mișcările corpurilor cerești, mai ales în sistemul nostru solar, să fie în bună măsură false.
Probele indirecte ale existenței materiei negre
Oamenii de știință calculează masa obiectelor din univers studiindu-le traiectoriile. Astfel, în galaxiile în formă de spirală, precum a noastră, stelele și gazul din centru ar trebui să se deplaseze mai rapid decât obiectele situate către exteriorul spiralei. Însă acest lucru nu se întâmplă, ceea ce arată că galaxiile sunt constituite dintr-o masă mult mai mare, pe care nu o putem vedea.
Grupurile de galaxii, care rămân împreună datorită forței gravitației, s-ar fi împrăștia dacă masele lor ar fi fost compuse doar din materia pe care o putem vedea.
În sfârșit, Albert Einstein a demostrat că obiectele masive din spațiu au un efect de distorsiune asupra luminii, iar aceasta a permis astronomilor să alcătuiască o hartă a materiei negre din univers.
Pe lângă misterul materiei negre, există și misterul energiei negre. După Big Bang, universul a început să se extindă cu o viteză uriașă, iar oamenii de știință au calculat că la un moment dat ar fi trebuit să-și fi consumat energia și să nu se mai poată dilata. Însă expansiunea universului constinuă și astăzi, ba chiar cu o viteză mai mare decât în trecut.
Acest lucru este posibil doar dacă universul posedă suficientă energie pentru a învinge gravitația, o energie necunoscută: energia neagră.