L'univers est composé de matière ordinaire, de matière noire et d'énergie noire. Seulement 4,6% de l'univers est composé d'atomes ordinaires, les 95,4% restants sont composés de matière que les humains ne peuvent pas voir.
Jusqu'à environ 1985, les astronomes croyaient que l'univers était composé de matière ordinaire, comme des protons, des neutrons et des électrons. Cependant, lorsque les astronomes ont effectué des mesures précises des fluctuations du fond diffus cosmologique et mesuré les mouvements des étoiles et du gaz, il a été découvert qu'il n'y avait pas assez d'atomes pour expliquer la masse de l'univers. Les chercheurs ont découvert que la Voie lactée et d'autres galaxies comme celle-ci avaient une masse 10 fois supérieure à celle qui pourrait être causée par la poussière et les étoiles visibles. Cet écart de masse s'expliquait par l'introduction de matière qui exerçait une attraction gravitationnelle mais n'émettait ni n'absorbait de lumière, appelée matière noire.
Plusieurs spéculations ont été faites sur la nature de la matière noire, y compris les naines brunes, les trous noirs supermassifs et une éventuelle nouvelle forme de matière. Les naines brunes et les trous noirs supermassifs sont extrêmement difficiles à détecter en raison de leur manque de luminosité. Si suffisamment de ces objets étaient observés avec des lentilles gravitationnelles, cela pourrait expliquer la masse manquante de l'univers. De nouvelles formes de matière sont étudiées à l'aide de supercollisionneurs pour essayer d'observer la création de particules partageant des propriétés avec la matière noire.
