هي شكل من أشكال المادة و يعتقد بأنها تمثل حوالي 85% من مادة الكون وحوالي ربع الكتلة الكلية لكثافة الطاقة أو حوالي 2.241×10−27 kg/m3. إن مجموع طاقة الكتلة في الكون المعروف يحتوي على المادة العادية بنسبة 4.9% و المادة المظلمة 26.8% و الطاقة المظلمة بنسبة 68.3%، حيث تشكل الطاقة المظلمة مع المادة المظلمة 95.1% من المحتوى الكلي للكون.
اكتشف علماء الفيزياء الفلكية المادة المظلمة بسبب التباين بين كتلة الأجسام الفكلية المحددة من آثار الجاذبية الخاصة بهم، وتلك المحسوبة من المادة المضيئة التي تحويها هذه الأجسام مثل النجوم والغاز والغبار الكوني والغازات.
تلعب المادة المظلمة دوراً مركزياً في نمذجة تشكل ابنية و تشكل وتطور المجرات، ولها تأثيرات قابلة للقياس على عدم توحد الخواص الملاحظ في الخلفية الميكرونية الكونية.
كل هذه الدلائل تقترح أن المجرات وعناقيد المجرات، والكون ككل تحتوي مادة أكثر بكثير من تلك التي تتفاعل مع الإشعاع الكهرومغناطيسي.
سميت بالمادة المظلمة لأنها لا تتفاعل مع الكهرومغناطيسي أي أنها لا تمتص الإشعاع الكهرومغناطيسي أو تعكسه أو تنبعث منه.
نظرا لكونها لم ترصد بعد بشكل مباشر، فهي بالكاد تتفاعل مع المادة الباريونية العادية و الإشعاع عن طريق الجاذبية، حيث يعتقد أن معظم المادة المظلمة ذات طبيعة غير باريونية.
حيث أن المرشح الأساسي للمادة المظلمة هو نوع جديد الجسيمات الأولية التي لم يتم اكتشافها بعد وهي الجسميات الضخمة ضعيفة التفاعل(WIMPs)، ويتم اجراء العديد من التجارب للكشف المباشر عن الجسيمات المادة المظلمة ولكن لم ينجح أي منها بعد.
وتصنف المادة المظلمة على أنها باردة أو دافئة أو ساخنة بحسب سرعتها (أي بحسب طول تدفقها الحر) و لكن تفضل النماذج الحالية على أنها مادة باردة.
نستدل عليها من آثار الجاذبية التي تطبقها على المادة المرئية و تشكل عدسات الجاذبية لإشعاع الخلفية.
حيث أنها أوجدت لتوضح التباين بين كتلة المجرات و عناقيد المجرات المحسوبة بطرق الديناميكا والنسبية العامة، وبين تلك المحسوبة اعتمادا على كتلة المادة المضيئة التي تحويها المجرات و عناقيد المجرات مثل النجوم و الغاز والغبار للوسط بين نجم والوسط بين المجرات.
تشكل الباريونات (البروتونات والنيوترونات) النجوم والكواكب العادية، وتشمل أيضًا المادة الباريونية الثقوب السوداء غير البدائية الأقل شيوعًا ، والنجوم النيوترونية ، والأقزام البيضاء القديمة الباهتة والأقزام البنية ، والتي تُعرف مجتمعة باسم أجسام الهالة المضغوطة الضخمة (MACHO) ، والتي يصعب اكتشافها.
ومع ذلك ، تشير العديد من الأدلة إلى أن نسبة صغيرة من المادة المظلمة تكون باريونية كالأجسام الفلكية .مثل الأجسام الثقيلة المدمجة التي تتألف من مادة عادية تبعث قليلا أو لا تبعث أي اشعاع كهرومغناطيسي.
المرشحون للمادة المظلمة غير الباريونية هم الجسيمات الافتراضية مثل الأكسيونات، والنيوترنيوات، والجسيمات الضخمة المتفاعلة مع الجاذبية العميقة (GIMPS)، والجسيمات الضخمة ضعيفة التفاعل (WIMPS).
يتم تصنيف المادة المظلمة غير الباريونية من حيث: كتلة الجسيمات المفترضة لتشكيلها و (أو) السرعو النوذجية لانتشار تلك الجسيمات.
يوجد للمادة المظلمة غير الباريونية ثلاث فرضيات:
لها دور أساسي في تخليق النجوم في البدايات الأولى من الكون.
حيث أنها يجب أن تشتمل على جزيئات النيوترونات العميقة، التي عندما تضمحل تسرع عملية خلق جزيئات الهيدروجين، العملية التي ساعدت على إضاءة النجوم الأولى فقط منذ حوالي 20 إلى 100 مليون سنة بعد الانفجار الكبير، هذا ما أوضحه بيتر بيرمان من معهد ماكس بلانك لعلوم الفلك الإشعاعي في يون، وألكسندر كوسينكو من جامعة كاليفورنيا.