No último século, astrônomos estudando os movimentos das galáxias e o caráter da radiação cósmica de fundo em micro-ondas perceberam que a maior parte da matéria do universo não era visível. Cerca de 84% da matéria no cosmos é escura, não emitindo luz nem qualquer outro tipo conhecido de radiação. Por isso é chamada de matéria escura. Uma de suas outras qualidades primárias é que ele só interage com outra matéria por meio da gravidade:não carrega nenhuma carga eletromagnética, por exemplo. A matéria escura também é "escura" porque é misteriosa:não é composta de átomos ou seus constituintes usuais, como elétrons e prótons. Os físicos de partículas imaginaram novos tipos de matéria, consistente com as leis conhecidas do universo, mas até agora nenhum foi detectado ou sua existência confirmada. A descoberta do bóson de Higgs pelo Grande Colisor de Hádrons em 2012 gerou uma explosão de otimismo de que as partículas de matéria escura seriam descobertas em breve, mas até agora nada foi visto e classes de partículas anteriormente promissoras agora parecem ser de longo alcance.

Os astrônomos percebem que a matéria escura é o componente dominante da matéria no universo. Seja qual for sua natureza, influenciou profundamente a evolução das estruturas galácticas e a distribuição da radiação cósmica de fundo em micro-ondas (CMBR). A notável concordância entre os valores dos principais parâmetros cósmicos (como a taxa de expansão) derivados de observações de dois tipos completamente diferentes de estruturas cósmicas em grande escala, galáxias e o CMBR. emprestar crédito aos modelos inflacionários do big bang que incluem o papel da matéria escura.

Os modelos atuais de matéria escura presumem que é "fria, " isso é, que não interage com nenhum outro tipo de matéria ou radiação - ou mesmo consigo mesmo - além da influência da gravidade. Esta versão da cosmologia é, portanto, chamada de cenário da matéria escura fria. Mas os cosmologistas se perguntam se observações mais precisas seriam capazes de excluir até mesmo pequenos níveis de interações. O astrônomo Sownak Bose do CfA liderou uma equipe de colegas no estudo de uma partícula de "matéria escura" muito popular (embora especulativa), um que tem alguma habilidade de interagir com partículas muito leves que se movem perto da velocidade da luz. Esta versão forma um dos vários cenários possíveis de matéria escura quente (talvez mais precisamente chamada de matéria escura em interação). Em particular, as partículas hipotéticas podem interagir com os neutrinos (espera-se que os neutrinos sejam extremamente abundantes no quente universo inicial).

Os cientistas usaram simulações cosmológicas de última geração da formação de galáxias para criar um modelo de universo com esse tipo de matéria escura quente. Eles descobrem que, para muitas observações, os efeitos são pequenos demais para serem perceptíveis. Contudo, a assinatura desta matéria escura quente está presente de algumas maneiras distintas, e, em particular, na forma como as galáxias distantes são distribuídas no espaço, algo que pode ser testado mapeando galáxias observando seu gás hidrogênio. Os autores concluem que futuro, observações altamente sensíveis devem ser capazes de fazer esses testes. Novos mapas detalhados da distribuição da absorção de gás hidrogênio podem ser usados ​​para apoiar - ou excluir - essa possibilidade de matéria escura quente (veja a figura), e lançar luz sobre este misterioso componente cósmico.