Tmavá hmota
Tmavá hmota (iné názvy temná hmota, nežiarivá hmota, skrytá hmota) je hmota, ktorú možno vo vesmíre pozorovať len vďaka jej gravitačnému pôsobeniu na okolité objekty tvorené bežnou svietiacou hmotou. Tmavá hmota nevyžaruje nijaké elektromagnetické žiarenie a preto nemôže byť pozorovaná. O jej existencii vedci vedia len z gravitačných prejavov na žiarivú hmotu: gravitačné šošovky, rotácia galaxií, pohyb oblastí H II a guľových hviedzokôp.
O existencii tmavej hmoty prvýkrát referoval už v roku 1933 švajčiarsko-americký astronóm Fritz Zwicky, ktorý zistil nezrovnalosti pri štúdiu rotácie galaxií. Ak by neexistovala v galaxiách žiadna iná hmota okrem pozorovanej, mala by rýchlosť, ktorou obiehajú hviezdy okolo jadra galaxie zodpovedať Keplerovým zákonom. Z jeho pozorovaní však vyplynulo, že hviezdy od určitej vzdialenosti od stredu galaxie obiehajú omnoho rýchlejšie, než by mali podľa výpočtov. Tento pohyb bol vysvetlený práve tmavou hmotou.
Podľa posledných meraní je vo vesmíre 23% temnej hmoty, zatiaľ čo známa hmota, ktorá tvorí všetky priamo alebo nepriamo pozorované objekty, tvorí len 4%. Zvyšok vesmíru, teda 73%, je tvorený tmavou energiou. Podstata tmavej hmoty ani tmavej energie nie je doteraz vysvetlená. Jedna z teórií hovorí, že môže ísť o málo žiarivé objekty tvorené baryónovou (obyčajnou) hmotou - hnedí trpaslíci, vychladnutí bieli a červení trpaslíci, neutrónové hviezdy alebo čierne diery. Tieto objekty sú súhrnne označované MACHO (MAsívne Compaktné Halové Objekty). Podľa iných teórií sa tmavá hmota skladá z úplne iných častíc ako baryónová hmota. Do úvahy prichádzajú neutrína, ale aj exotické častice: WIMP-y, Higgsove bozóny a iné. WIMP-y majú byť hypotetické častice, ktoré síce majú hmotnosť, ale z nejakých dôvodov neinteragujú s časticami normálnej hmoty – baryónmi, akými sú protóny a neutróny, pretože sa skladajú z nejakej neznámej nebaryonickej hmoty. Ďalšia teória tvrdí, že tmavá hmota neexistuje a nezrovnalosti medzi pozorovaným a predpokladaným gravitačným pôsobením objektov sú dôsledkom našich chybných predstáv o gravitácii.
V poslednej dobe sa však objavila nová teória vysvetľujúca zdanlivé nezrovnalosti v rotácii hviezd v galaxiách. Podľa nej nemôžu byť pohyby hviezd v galaxii popisované len podľa Newtonových zákonov, ale musí sa prihliadať aj k teórii relativity napriek tomu, že ich rýchlosť sa ani zďaleka nepribližuje rýchlosti svetla.
