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在天文学和宇宙学中，暗物质是一种假想的物质，其发射的辐射无法探测到，但可以从可见物质的引力效应推断其存在。暗物质被假定为解释螺旋星系的平坦旋转曲线和宇宙中“缺失质量”的其他证据。根据目前对比星系更大的结构的观察，以及大爆炸宇宙学，暗物质和暗能量占了可观测宇宙的绝大多数质量。观测到的暗示暗物质存在的现象包括星系的旋转速度、星系团中的星系的轨道速度、星系团(如子弹星系团)对背景物体的引力透镜效应，以及星系和星系团中热气体的温度分布。

暗物质在结构形成和星系演化中也起着核心作用，并对宇宙微波背景的各向异性有可测量的影响。所有这些证据都表明，星系、星系团和整个宇宙所包含的物质远远多于与电磁辐射相互作用的物质:剩余的物质通常被称为“暗物质成分”，即使有少量的重子暗物质。

暗物质成分的质量比宇宙的“可见”成分大得多。目前，宇宙中普通重子和辐射的密度估计相当于每立方米空间中约一个氢原子。宇宙中只有大约4%的总能量密度(由引力效应推断)可以直接观测到。大约22%被认为是由暗物质组成的。剩下的74%被认为是由暗能量组成的，这是一种更奇怪的成分，分散在太空中。一些难以探测到的重子物质被认为对暗物质有贡献，但只占一小部分。确定这种缺失质量的性质是现代宇宙学和粒子物理学中最重要的问题之一。有人指出，“暗物质”和“暗能量”这两个名字主要是用来表达人类的无知，就像早期地图上用“未知领域”来标记一样。

宇宙中的绝大多数暗物质被认为是非重子的，这意味着它不包含原子，也不通过电磁力与普通物质相互作用。非重子暗物质包括近年来被发现具有质量的中微子，也可能包括假设的实体，如轴子或超对称粒子。与重子暗物质不同，非重子暗物质对早期宇宙元素的形成没有贡献(“大爆炸核合成”)，因此它的存在只能通过其引力来揭示。此外，如果组成它的粒子是超对称的，它们可以与自己发生湮灭相互作用，从而产生可观测的副产物，如光子和中微子(“间接探测”)。

非重子暗物质是根据组成它的粒子的质量和/或这些粒子的典型速度弥散来分类的(因为质量越大的粒子移动得越慢)。关于非重子暗物质有三个著名的假说，分别是热暗物质(HDM)、温暗物质(WDM)和冷暗物质(CDM);这两者的某种组合也是可能的。最广泛讨论的非重子暗物质模型是基于冷暗物质假说，对应的粒子通常被认为是中性微子。热暗物质可能由(大质量的)中微子组成。冷暗物质导致宇宙结构“自下而上”的形成，而热暗物质导致“自上而下”的形成。

尽管暗物质被认为在宇宙中很重要，但它存在的直接证据和对其性质的具体理解仍然难以捉摸。虽然暗物质理论仍然是解释观测到的星系旋转异常的最被广泛接受的理论，但一些替代理论，如MOND和TeVeS已经被提出。然而，这些替代方案都没有得到科学界的广泛支持。