Galaxiile sunt legate de o substanță invizibilă numită materie întunecată.

Conceptul de materie întunecată a apărut în anii 1930, când astronomul elvețian Fritz Zwicky a observat că galaxiile din roiul Coma se mișcă mult mai rapid decât ar permite masa lor vizibilă. Mai târziu, în anii 1970, Vera Rubin și Kent Ford au confirmat această anomalie studiind curbele de rotație ale galaxiilor spirală. Ei au descoperit că stelele de la marginea galaxiilor se rotesc la fel de repede ca cele din centru, contrazicând legile lui Newton dacă am lua în calcul doar materia vizibilă.Cercetările moderne estimează că materia întunecată reprezintă aproximativ 27% din densitatea totală de energie a Universului și 85% din materia sa totală. Aceasta nu interacționează cu radiația electromagnetică, ceea ce înseamnă că nu absoarbe, nu reflectă și nu emite lumină. Oamenii de știință o pot detecta doar prin efectul de lentilă gravitațională, unde masa sa curbează lumina care trece pe lângă ea, conform teoriei relativității a lui Einstein.Instituții precum CERN și experimente precum LUX-ZEPLIN caută particule ipotetice numite WIMP (Particule Masive cu Interacțiune Slabă) care ar putea alcătui această substanță. Fără materia întunecată, structurile mari din Univers nu s-ar fi putut forma niciodată după Big Bang. Ea a servit drept o „schelă” gravitațională care a atras gazul primordial, permițând nașterea primelor stele și galaxii acum peste 13 miliarde de ani.