varlığını, galaksilerin dönme eğrisi adını verdiğimiz bir grafik sayesinde tahmin ettiğimiz ve görünen maddeyle doğrudan etkileşime girmediği için gözleyemediğimiz madde. karanlık madde, elektromanyetik dalga ile (mesela ışıkla) etkileşime girmez. varlığı, diğer maddeler üzerindeki kütle çekimsel etkiler nedeniyle, dolaylı olarak bilinmektedir.
dönme eğrisi bize karanlık maddenin varlığı hakkında nasıl bilgi veriyor? (bkz: dönme eğrisi) başlığında göreceğiniz, gözlemsel sonuçların verdiği grafiğin yorumu şudur: galakside bulunan yıldızların hızları, merkezden olan uzaklıktan bağımsızdır. burada küçük bir formülasyon üzerinden anlatım uygun olabilir.
v hız, (büyük) g evrensel çekim sabiti, (büyük) m kütle ve r yarıçap olmak üzere; v^2 = gm / r 'dir. yani hızın karesi, evrensel çekim sabiti ile kütlenin çarpımının yarıçapa bölümüne eşittir. kafanızı bununla karıştırmanıza gerek yok, ancak bu formüle göre ve gözlenen eğriye bakıldığında ortaya şu sonuç çıkar: eğer hız, eğriden de gördüğümüz üzere, sabitleşiyorsa, gm/r 'nin de sabit olması gerekir. aksi takdirde formülün sağ ve sol yanı birbirine eşit olmaz. g dediğimiz zaten sabit bir sayıdır. bu durumda geriye m/r 'nin sabit olması gerekliliği kalır. yani kütle / yarıçap sabit olmalı.
burada kütleden kastımız yıldızın ya da galaksinin kütlesi değil. herhangi bir yıldızın galaksi merkezi etrafındaki yörüngesini düşünelim. bu yörünge elipsinden, galaksinin merkezine kadar olan bölgede kalan tüm kütle, burada bahsi geçen kütledir.
yani şekildeki yeşil bölgede kalan tüm kütleden bahsediyoruz. şimdi merkezden, bu yıldıza göre daha uzak bir yörüngedeki yıldızı düşünelim. yeşil bölge büyüyeceğinden kütle, yani m de büyür. merkezden uzaklaştığımız için yarıçap, yani r de büyür. yani m/r sabit kalmaya devam edecek. fakat galaksinin en dışlarına doğru gidildikçe yıldız sayısı seyreldiğinden, kütlede fazla bir değişiklik olmayacak, ancak yarıçap büyümeye devam edecek. dolayısıyla m/r küçülmeye, yani dolayısıyla hız azalmaya başlayacak. fakat gözlemsel eğrimiz bunun böyle olmadığını, hızın hemen hemen sabit kaldığını ve azalmadığını gösterdiğinden vardığımız sonuç şu: o halde burada yarıçap ile dengelenecek bir kütle olmalı, ama biz bu kütleyi görmüyoruz. işte karanlık maddenin varlığına ilişkin ilk kanıtlardan biri budur.
tabi ki tek gözlemsel kanıtımız bu değil. (bkz: kütle çekimsel mercek) etkisi ile hesapladığımız galaksi kümelerinin kütleleri de bize fazladan bir maddenin varlığını işaret ediyor.
ancak tüm bunlara rağmen karanlık maddenin aslında var olmadığını söyleyen fizikçiler de var. buna göre kütle çekim kuvveti aslında sürekli var olan değil, koşullara göre ortaya çıkan ve bu nedenle de bu hesaplarda bizi yanıltan bir kuvvet. ancak henüz bu fikrin doğruluğuna ilişkin %90'ları bulan kanıtlarımız yok. bekleyip göreceğiz her zamanki gibi.
Michelson ve edward morley bir deney yapmışlar ; michelson morley deneyi karanlık maddeni olmadığına dair. Lakim edward witten sicim teorisi ile kafamiza karanlık madde ile soru işaretleri bırakıp bizi muallakta birakmistir. En son var olarak tanimlaniyordu en azindan muslumanlikta bilimdede var olduğu görüşü yüksek ihtimaldi .