Η σκοτεινή ύλη είναι ένας τύπος ύλης που θεωρείται υπεύθυνος για μεγάλο μέρος της μάζας του σύμπαντος.
Η ιδέα προέκυψε όταν οι αστρονόμοι διαπίστωσαν ότι η μάζα των μεγάλων αστρονομικών αντικειμένων, και οι βαρυτικές τους επιδράσεις, ήταν πολύ μεγαλύτερη από τη μάζα της "φωτεινής ύλης" που περιέχουν: αστέρια, αέρια και σκόνη.
Η σκοτεινή ύλη προτάθηκε για πρώτη φορά από τον Jan Oort το 1932 ως αιτία για τις ταχύτητες περιστροφής των άστρων στον Γαλαξία μας. Ο Fritz Zwicky το 1933 χρησιμοποίησε τη σκοτεινή ύλη για να εξηγήσει την "ελλείπουσα μάζα" στις ταχύτητες περιστροφής των γαλαξιών σε σμήνη. Αργότερα, πολλές άλλες παρατηρήσεις υπέδειξαν ότι υπάρχει σκοτεινή ύλη στο σύμπαν. Οι ταχύτητες περιστροφής των γαλαξιών, ο βαρυτικός φακός των αντικειμένων υποβάθρου, η κατανομή της θερμοκρασίας των θερμών αερίων στους γαλαξίες και στα σμήνη γαλαξιών: αυτά είναι μερικά από τα παραδείγματα που κάνουν τους επιστήμονες να πιστεύουν στη σκοτεινή ύλη.
Σύμφωνα με την ομάδα της αποστολής Planck και με βάση το καθιερωμένο μοντέλο της κοσμολογίας, η συνολική μάζα-ενέργεια του γνωστού σύμπαντος περιέχει 4,9% συνηθισμένη ύλη, 26,8% σκοτεινή ύλη και 68,3% σκοτεινή ενέργεια. Έτσι, η σκοτεινή ύλη εκτιμάται ότι αποτελεί το 84,5% της συνολικής ύλης του σύμπαντος, ενώ η σκοτεινή ενέργεια συν τη σκοτεινή ύλη αποτελούν το 95,1% της συνολικής "ύλης" του σύμπαντος.
Επειδή η σκοτεινή ύλη δεν φαίνεται να εκπέμπει ή να αντανακλά φως, ακτίνες-Χ ή οποιαδήποτε άλλη ακτινοβολία, τα όργανα που χρησιμοποιούνται για την εύρεση της κανονικής ύλης (όπως τα θερμά αέρια, τα αστέρια, οι πλανήτες και εμείς) δεν μπορούν να βρουν τη σκοτεινή ύλη. Φαίνεται ότι η σκοτεινή ύλη δεν είναι φτιαγμένη από το ίδιο πράγμα με την ύλη που βλέπουμε καθημερινά στη Γη. Ο μόνος τρόπος για να καταλάβουμε αν υπάρχει σκοτεινή ύλη, είναι από το πώς επηρεάζει τα πράγματα που μπορούμε να "δούμε" μέσω της βαρύτητας.
Το 2006, μια ομάδα επιστημόνων ισχυρίστηκε ότι είχε βρει έναν τρόπο να βρει τη σκοτεινή ύλη. Δεδομένου ότι η σκοτεινή ύλη υποτίθεται ότι είναι πολύ διαφορετική από την κανονική ύλη, αναμένεται να ενεργεί διαφορετικά. Οι επιστήμονες παρατήρησαν δύο μακρινά σμήνη γαλαξιών που είχαν συγκρουστεί μεταξύ τους με μεγάλη ταχύτητα: η κανονική ύλη θα είχε διασκορπιστεί σε κοντινή απόσταση μετά τη σύγκρουση, ενώ η σκοτεινή ύλη όχι. Μετρώντας τη βαρύτητα, μπόρεσαν να εντοπίσουν κάτι που έμοιαζε με δύο νέφη σκοτεινής ύλης, με ένα νέφος κανονικής ύλης (θερμό αέριο) ανάμεσά τους.
