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宇宙中大部分物质仍然处于“失踪”状态——至少，长期以来，这是标准的宇宙学范式。
然而，现在，一小群但声音洪亮的宇宙学家正在挑战广为接受的宇宙学模型中关于暗物质的信条。该模型认为，宇宙大约由 70% 的暗能量、25% 的暗物质和仅 5% 的普通（或重子）物质组成。暗物质，无论它是什么，都会产生引力，但除此之外，它与普通物质的相互作用非常微弱（如果存在相互作用的话）。光似乎对暗物质没有影响——因此得名。
暗物质对宇宙影响的证据可以追溯到 20 世纪 30 年代，并且近年来变得越来越有力。美国宇航局具有开创性的宇宙学卫星威尔金森微波各向异性探测器（Wilkinson Microwave Anisotropy Probe）自发射以来的十年里，对被称为宇宙微波背景的古老光回声中暗物质的足迹进行了可靠的间接探测。而且，在星系团周围以及单个星系周围的引力相互作用中，也推断出了暗物质的影响。
但是，暗物质本身尚未被探测到，无论是直接在粒子物理实验室中作为一种新的亚原子粒子被探测到，还是通过同样在亚原子领域运行的中微子望远镜被探测到，或者使用在电磁频谱中运行的望远镜获得这种隐藏物质的具体证据。一些天体物理学家希望费米伽马射线太空望远镜（Fermi Gamma-Ray Space Telescope）能够提供佐证，即使仍然有些间接，证明星系中暗物质粒子的相互湮灭。
以色列雷霍沃特魏茨曼科学研究所（Weizmann Institute of Science in Rehovot, Israel）的天体物理学家莫德海·米尔格龙 (Mordehai Milgrom) 说：“暗物质的出现是因为人们毫无疑问地在星系和星系团中发现了质量差异。”
例如，螺旋星系边缘的恒星的旋转速度比仅用牛顿引力就能解释的速度快得多；只有当天体物理学家修改引力本身，或者由于诸如暗物质之类的未知质量来源而引入额外的引力加速度时，这种情况才能得到合理的解释。
米尔格龙说：“可见物质的质量远远不足以解释这些系统所显示的引力。” “主流观点认为这是由于暗物质的存在，而像我这样的人则认为引力理论必须修改。”
米尔格龙对暗物质的怀疑长期以来使他处于专业天文学界的边缘。但是，正如罗格斯大学（Rutgers University）天文学家杰瑞·塞尔伍德 (Jerry Sellwood) 指出的那样，“人们开始认为我们应该已经找到一些独立的暗物质证据，但这种情况并没有发生。”
这在很大程度上可以说是由于暗物质被理论化为与普通物质的相互作用极小。但是，一些观测活动并未在预期存在暗物质的地方看到暗物质的影响。理论预测，包括我们银河系在内的螺旋星系被巨大的暗物质晕包围，这些暗物质晕提供了星系缺失的质量。但是，银河系自身的暗物质晕也尚未被探测到，即使是间接探测也没有。其假定的存在主要是从诸如麦哲伦星云（Magellanic Clouds）之类的卫星星系的异常旋转中推断出来的，这些星系围绕银河系旋转的速度太快，以至于无法仅用普通引力来解释。
最近，还有人预测一个暗物质盘将位于银河系平面内，与银河系本身共同旋转。但是，在对位于银河系平面外至少 6000 光年的约 300 颗恒星的运动进行分析后，智利康塞普西翁大学（University of Concepción in Chile）的天文学家克里斯蒂安·莫尼·比丁 (Christian Moni Bidin) 及其同事得出结论，没有“令人信服的证据”表明存在这样的暗物质盘。但是，考虑到他们自身分析中的不确定性，他们承认不能完全排除这种暗物质盘的存在。
克里斯蒂安·莫尼·比丁是 11 月 20 日出版的《天体物理学杂志快报》 (The Astrophysical Journal Letters) 中一篇详细介绍该发现的论文的第一作者，他说，人们总是可以得出结论，暗物质之所以逃脱探测，是因为它具有奇异的性质或意想不到的特性。他说，“但是，未能像我们这样在间接运动学测量中探测到它，意味着找到出路更加困难。”
另一个动力学难题来自所谓的 Tully-Fisher 关系，该关系描述了星系的亮度与其旋转速度之间的关系：亮度越高，星系旋转得越快。
米尔格龙说，螺旋星系外围测得的旋转速度“非常严格地仅取决于星系的总可见质量”。但是，如果暗物质理论是正确的，那么星系外围旋转的恒星的速度也应该取决于星系暗物质晕的形状。
马里兰大学学院公园分校（University of Maryland, College Park）的天文学家斯泰西·麦高夫 (Stacy McGaugh) 说：“暗物质晕应该是块状的、充气不足的橄榄球形状；而不是球形的。” “从统计学上讲，这意味着对于相同的亮度，我们应该看到许多 [不同的星系旋转] 速度。但我们没有看到。”
相反，麦高夫说，“重子尾巴摇着暗物质狗”。换句话说，天文学家可以根据给定星系的恒星分布来预测星系旋转曲线的样子。麦高夫提出，如果暗物质占主导地位，那么观测者不应该能够通过他们在普通发光物质中看到的东西来预测星系旋转曲线。
他说，“因为每个暗物质晕都应该是独一无二的，所以对于同一个星系，您应该看到旋转曲线的很多变化。” “您不会期望在我们观察到的数百条星系旋转曲线中看到的那种一致性。”
即使暗物质在如此大的星系尺度上引起了疑问，粒子物理学家仍然希望它能在实验室中被探测到。例如，如果太阳中的暗物质粒子发生自湮灭，那么这种湮灭事件可能会产生高能中微子，这些中微子有可能通过地面中微子望远镜探测到。
然后还有探测器，例如意大利格兰萨索国家实验室（Italy's National Laboratory in Gran Sasso）的 Xenon100 实验，旨在记录来自粒子暗物质的直接撞击。 Xenon100 旨在通过观察 WIMP 是否从液氙罐中的原子反弹的迹象来寻找最受青睐的暗物质粒子候选者——弱相互作用大质量粒子 (WIMP)。然而，最近对 2009 年为期 11 天的观测运行的分析未能识别出任何此类暗物质粒子，这使人们对两个竞争团队先前关于可能存在暗物质信号的说法产生了怀疑。
凯斯西储大学（Case Western Reserve University）的天体物理学家克里斯·米霍斯 (Chris Mihos) 说，进行此类探测的一个问题是对局部宇宙中暗物质密度的不确定性。“暗物质粒子是不存在，”他疑惑道，“还是我们在局部暗物质密度方面只是运气不好？”
当前的直接探测方案包括潜在的暗物质粒子，其质量是质子的质量的 1 到 1000 倍，并且相互作用“截面”大约是中子的尺寸的万亿分之一。
麦高夫说，在每次未探测到之后，理论家都会不断地重新定义 WIMP 的相互作用截面，使其达到安全的无法探测的水平。他补充说，这种行为可能会引发实验物理学家和理论家之间永无止境的跳蛙游戏，使他们能够像往常一样继续开展工作，而无需修改他们的宇宙学。
米霍斯说：“暗物质模型中存在很多错位的确定性——一种感觉是，不是‘是否’我们直接探测到暗物质，而是‘何时’。”
或者，正如麦高夫所说，“一旦您确信宇宙充满了只通过引力与普通物质相互作用的隐形物质，那么就几乎不可能消除这种想法。总有办法摆脱任何观察结果。”