Nel secolo scorso, gli astronomi che studiavano i moti delle galassie e il carattere della radiazione cosmica di fondo a microonde si resero conto che la maggior parte della materia nell'universo non era visibile. Circa l'84% della materia nel cosmo è oscura, emettendo né luce né alcun altro tipo noto di radiazione. Per questo si chiama materia oscura. Una delle sue altre qualità primarie è che interagisce con altra materia solo tramite gravità:non porta carica elettromagnetica, Per esempio. La materia oscura è anche "oscura" perché misteriosa:non è composta da atomi o dai loro costituenti abituali come elettroni e protoni. I fisici delle particelle hanno immaginato nuovi tipi di materia, coerente con le leggi conosciute dell'universo, ma finora nessuno è stato scoperto o la sua esistenza confermata. La scoperta del bosone di Higgs da parte del Large Hadron Collider nel 2012 ha suscitato un'esplosione di ottimismo sul fatto che presto sarebbero state scoperte particelle di materia oscura, ma finora non se ne è visto nessuno e le classi di particelle precedentemente promettenti ora sembrano essere a corto raggio.

Gli astronomi si rendono conto che la materia oscura è la componente dominante della materia nell'universo. Qualunque sia la sua natura, ha profondamente influenzato l'evoluzione delle strutture galattiche e la distribuzione della radiazione cosmica di fondo a microonde (CMBR). Il notevole accordo tra i valori dei parametri cosmici chiave (come il tasso di espansione) derivato dalle osservazioni di due tipi completamente diversi di strutture cosmiche su larga scala, galassie e CMBR. dare credito ai modelli inflazionistici del big bang che includono il ruolo della materia oscura.

Gli attuali modelli di materia oscura presumono che sia "fredda, " questo è, che non interagisce con nessun altro tipo di materia o radiazione, e nemmeno con se stesso, al di là delle influenze della gravità. Questa versione della cosmologia è quindi chiamata scenario della materia oscura fredda. Ma i cosmologi si chiedono se osservazioni più precise potrebbero essere in grado di escludere anche piccoli livelli di interazioni. L'astronomo CfA Sownak Bose ha guidato un team di colleghi in uno studio su una particella di "materia oscura" molto popolare (sebbene speculativa), uno che ha una certa capacità di interagire con particelle molto leggere che si muovono vicino alla velocità della luce. Questa versione costituisce uno dei tanti possibili scenari di materia oscura calda (forse chiamata più accuratamente materia oscura interagente). In particolare, le ipotetiche particelle possono interagire con i neutrini (si prevede che i neutrini siano estremamente abbondanti nel caldo universo primordiale).

Gli scienziati hanno utilizzato simulazioni cosmologiche all'avanguardia della formazione di galassie per creare un universo modello con questo tipo di materia oscura calda. Scoprono che per molte osservazioni gli effetti sono troppo piccoli per essere evidenti. Però, la firma di questa calda materia oscura è presente in alcuni modi distinti, e in particolare nel modo in cui le galassie lontane sono distribuite nello spazio, qualcosa che può essere testato mappando le galassie osservando il loro gas idrogeno. Gli autori concludono che il futuro, osservazioni altamente sensibili dovrebbero essere in grado di fare questi test. Nuove mappe dettagliate della distribuzione dell'assorbimento del gas idrogeno potrebbero essere utilizzate per supportare o escludere questa possibilità di materia oscura calda (vedere la figura), e far luce su questa misteriosa componente cosmica.