vài trường hợp) hàng trăm lần. Khắp vũ trụ, sự chênh lệch bình quân khoảng
sáu lần : vật chất tối của vũ trụ gấp khoảng sáu lần tổng khối lượng tất cả vật
chất khả kiến.
Nghiên cứu sâu hơn cho thấy vật chất tối không thể bao gồm vật chất
thông thường mà vì lý do gì đó trở nên ít sáng hoặc không phát sáng. Kết
luận này dựa trên hai hướng lý luận. Thứ nhất, ta gần như chắc chắn có thể
loại trừ những ứng viên quen thuộc, giống như cảnh nghi phạm dàn hàng
ngang trong đồn chờ nhận diện. Có thể nào vật chất tối trú ngụ bên trong lỗ
đen? Không, thiết nghĩ chúng tôi hẳn sẽ phát hiện ngần này lỗ đen qua hiệu
ứng hấp dẫn của chúng lên các sao gần đó. Có thể nào đó là các đám mây
đen? Không, chúng sẽ hấp thụ, không thì cũng tương tác với ánh sáng từ
những ngôi sao đằng sau, mà vật chất tối chính cống không phải như vậy.
Có thể nào đấy là những hành tinh, tiểu hành tinh, sao chổi lang thang liên
sao (hoặc liên thiên hà), mà tất cả đều không tự phát ra ánh sáng? Khó mà
tin vũ trụ lại chế tạo số lượng hành tinh có khối lượng gấp sáu lần so với số
ngôi sao. Như thế đồng nghĩa cứ mỗi ngôi sao trong thiên hà sẽ đi kèm sáu
nghìn Sao Mộc, hoặc kinh dị hơn, hai triệu Trái Đất. Trong Thái Dương hệ
của chúng ta, chẳng hạn, mọi thứ không phải Mặt Trời cộng lại vẫn chưa
đầy 0,2% khối lượng Mặt Trời.
Nhiều bằng chứng trực tiếp hơn cho tính chất lạ lùng của vật chất tối
nằm ở lượng tương đối của hydro và heli trong vũ trụ. Cùng nhau, những
con số này cung cấp một “vân tay vũ trụ” mà vũ trụ sơ khai đã in dấu lại.
Tính xấp xỉ, phản ứng tổng hợp hạt nhân trong vài phút đầu sau vụ nổ lớn đã
để lại tỉ lệ một hạt nhân heli trên bốn hạt nhân hydro (bản thân chúng đơn
giản chỉ là các proton). Tính toán cho thấy rằng nếu hầu hết vật chất tối dự
phần vào phản ứng tổng hợp hạt nhân, thì lượng heli trên hydro trong vũ trụ
phải lớn hơn nhiều. Từ đây ta kết luận rằng hầu hết vật chất tối – kéo theo
đó, hầu hết khối lượng trong vũ trụ - không tham gia vào phản ứng tổng hợp
hạt nhân, nên bị loại khỏi hàng vật chất “bình thường”, vốn cốt yếu là thứ
sẵn sàng tham gia các lực hạt nhân và nguyên tử, những lực hình thành vật
chất như ta biết. Quan sát chi tiết về bức xạ nền vi sóng vũ trụ - nó cho phép
