Тёмная материя − невидимая (не излучающая и не поглощающая) субстанция. О её существовании определённо свидетельствуют гравитационные эффекты. Данные наблюдений свидетельствуют также о том, что это тёмное вещество-энергия делится на две части:
- первая - так называемая тёмная материя (dark matter) с плотностью
Wdm = 0.20–0.25, – неизвестные, слабо взаимодействующие массивные частицы (не барионы). Это могут быть, например, стабильные нейтральные частицы с массами от 10 ГэВ/с2 до 10 ТэВ/с2, предсказываемые суперсимметричными моделями, в том числе гипотетические тяжёлые нейтрино; - вторая − так называемая тёмная энергия (dark energy) с плотностью
WΛ = 0.70–0.75), которую интерпретируют как вакуум. Имеется в виду особая форма материи − физический вакуум, т.е. наинизшее энергетическое состояние физических полей, пронизывающих пространство.
Барионная материя состоит из оптически ярких звёзд (на их долю приходится лишь около 1/10 массы барионной материи), межзвёздной пыли и газа, молекулярных облаков, остатков звёздной эволюции (включая чёрные дыры, планет и очень маленьких звёзд, массы которых недостаточны для ядерных реакций синтеза. Масса вещества, содержащегося во всех этих объектах, практически целиком сосредоточена в барионах (протонах и нейтронах), причём на долю протонов приходится 85%, а на долю нейтронов – 15% массы. Нейтроны связаны в ядрах, главным образом, в ядрах гелия. В среднем на 4–5 м3 нынешней Вселенной приходится 1 протон и 1 электрон (Вселенная электрически нейтральна). Плотность барионной материи невелика − всего 4-5% полной плотности Вселенной.
| Таблица. Вклад в полную плотность Вселенной различных форм материи |
| Барионы, в том числе звезды | 0.042 ± 0.004 ≈ 0.05 |
| Фотоны | ≈ 5·10-5 |
| Нейтрино | <0.01 |
| Тёмная материя | 0.20 ± 0.03 |
| Тёмная энергия | 0.76 ± 0.05 |
Помимо этих трёх основных составляющих Вселенной – барионной материи, тёмной материи и вакуума - в ней незначительном количестве (с точки зрения вклада в общую энергию) присутствуют фотоны и почти безмассовые нейтрино. Эта релятивистская составляющая Вселенной представлена в ней плотностью меньше 1%.
См. также