L'universo è costituito da materia ordinaria, materia oscura e energia oscura. Solo il 4,6 percento dell'universo è costituito da atomi ordinari, l'altro 95,4 percento è composto da materia che gli esseri umani non possono vedere.
Fino al 1985 circa, gli astronomi credevano che l'universo fosse composto di materia ordinaria, come protoni, neutroni ed elettroni. Tuttavia, quando gli astronomi hanno effettuato misurazioni accurate delle fluttuazioni di fondo delle microonde cosmiche e misurato i movimenti di stelle e gas, è stato scoperto che non c'erano abbastanza atomi per rendere conto della massa dell'universo. I ricercatori hanno scoperto che la Via Lattea e altre galassie come questa avevano una massa 10 volte maggiore di quella che potrebbe essere causata dalla polvere e dalle stelle visibili. Questa discrepanza di massa è stata spiegata dall'introduzione di materia che esercitava attrazione gravitazionale ma non emetteva o assorbiva la luce, chiamata materia oscura.
Diverse speculazioni sono state fatte sulla natura della materia oscura, comprese le nane brune, i buchi neri supermassicci e una possibile nuova forma di materia. Sia le nane brune che i buchi neri supermassicci sono estremamente difficili da rilevare a causa della loro mancanza di luminosità. Se un numero sufficiente di questi oggetti è stato osservato con lenti gravitazionali, potrebbe spiegare la massa mancante dell'universo. Nuove forme di materia vengono studiate usando supercollettori per cercare di osservare la creazione di particelle che condividono proprietà con la materia oscura.
