noire, matière, matière invisible, n'émettant pas de rayonnement électromagnétique, mais dont l'existence dans l'Univers est suggérée par des éléments théoriques. On l'appelle également matière sombre. La question de son existence et sa quantification constituent l'une des principales gageures de l'astrophysique moderne.
Trois considérations théoriques suggèrent l'existence de la matière noire. La première repose sur la vitesse de rotation des galaxies. Les galaxies proches de la Voie lactée ont une vitesse de rotation supérieure à ce que laisse supposer la quantité de matière visible qui les compose. De nombreux astronomes pensent que 90 p. 100 de la matière constituant une galaxie est invisible.
La deuxième considération théorique repose sur l'existence d'amas de galaxies. En admettant l'hypothèse vraisemblable que les galaxies constituées en amas sont liées entre elles par l'attraction gravitationnelle - les amas s'étant formés il y a des milliards d'années - certains astrophysiciens affirment que plus de 90 p. 100 de la matière d'un amas est invisible. Dans le cas contraire, les amas n'auraient pas une masse suffisante pour assurer leur cohésion, et les galaxies seraient aujourd'hui dispersées dans l'espace.
La troisième considération théorique concerne le modèle d'expansion du big bang (voir Cosmologie). C'est la plus controversée des trois théories visant à prouver l'existence de la matière sombre. Selon l'hypothèse de l'inflation cosmique, l'Univers traversa une période de très rapide expansion au début de son existence (voir Inflation (cosmologie)). Cependant, si la théorie du big bang est correcte, la constante cosmologique décrivant l'expansion de l'Univers est proche de 1, ce qui implique que la masse totale de l'Univers représente plus de 100 fois la masse visible existante.
Cette matière noire pourrait être constituée de neutrinos avec masse, de naines brunes non détectées (corps semblables à des étoiles de petite taille, beaucoup moins brillantes que le Soleil et dépourvues de réactions nucléaires), de trous noirs et de subparticules indétectables par observation du rayonnement électromagnétique.