关于宇宙最令人费解和违背直觉的事实之一是，我们在地球上日常生活中所熟悉的所有“东西”只占地球上所有“东西”的5%。构成我们身体、行星、太阳系和整个银河系中所有正常物质的质子、中子和电子只占宇宙物质的一小部分。即使在我们所探测到的其他东西——中微子、光、甚至黑洞——上做了预算，它也遗漏了95%的东西：暗物质（27%）和暗能量（68%）。
图注：宇宙中暗物质分布的三维地图。通过测量整个宇宙中星系的平均形状，科学家可以检测是否仅仅由于存在中间质量而存在任何扭曲。这种弱引力透镜技术是我们测量宇宙中暗物质分布的方法。特别是暗物质，是最神秘的事物之一。天体物理学家几乎肯定它一定存在，因为它从一整套独立测量的间接证据是压倒性的。因为我们从来没有直接检测到任何粒子可能负责它，许多专家和外行一样仍然怀疑它的存在。但如果我们的宇宙没有任何暗物质，那么，我们的宇宙将是一个完全不同的地方。
亿年前，大爆炸还是会发生的。粒子和反粒子会大量产生和湮灭，留下少量的质子、中子和电子留在辐射海中。在早期的宇宙中，它是如此的热、稠密和富有能量，以至于质子和中子能第一次融合在一起形成重元素，高能粒子和光子反作用于这一过程，再次将融合的原子核炸开。
在没有其他因素的作用下，只有一个因素可以决定宇宙在形成任何恒星之前将充满哪种元素：宇宙中每一个重子（质子和中子的总和）有多少光子（或光量子）。宇宙是否有暗物质无关紧要；这是决定在大爆炸中产生了多少氢、氦、锂等的一个因素。
图注：大爆炸核合成预测的氦-4、氘、氦-3和锂-7的丰度，观察结果显示在红圈内。注意这里的关键点：一个好的科学理论（大爆炸核合成）对应该存在的和可测量的进行稳健、定量的预测，并且测量值（红色）与理论的预测非常吻合，验证它并约束替代方案。这些曲线和红线是针对3种中微子，或多或少会导致与数据严重冲突的结果，特别是氘和氦-3。但一旦最初几分钟过去，暗物质的存在或不存在就变得极其重要。早期的宇宙几乎是完全一致的，宇宙中的平均密度几乎相同。但是宇宙中存在着微小的波动——不完美，随着时间的推移，引力将不断增长，最终产生恒星、星系、星系团，甚至更大的结构。
引力作用使宇宙中的物质崩塌，而辐射则将这些致密的结构推回，使它们分开。如果宇宙中所拥有的只是正常物质和这种辐射，这将导致在某些尺度上有大量的结构，同时在其他尺度上消灭所有的结构。这种效应在没有暗物质的宇宙中是最大化的。
图注：重子声波振荡导致的聚集模式的一个例证，在重子声波振荡中，在距任何其他星系一定距离处发现星系的可能性取决于三种成分之间的关系：暗物质、正常物质和辐射。如果根本没有暗物质，那么星系之间的相互关系就不会像我们在宇宙中出现的那样强大。当这一切发生时，宇宙仍然会膨胀和冷却，这意味着最小的宇宙尺度将比最大的宇宙尺度更早地经历这种崩塌和推回现象。在宇宙冷却到足以使宇宙形成中性原子之前，这种效应是极其重要的，这意味着大爆炸余辉（宇宙微波背景）的波动图将揭示这些振荡。
特别是，您可以测量任意两个位置之间的温差，并查看平均温差如何随这两个位置之间的距离而变化。科学家称之为重子声波振荡的崩塌和推回效应，将以这种波动模式出现。
图注：模拟的各种角尺度上的温度波动，在测量辐射量的宇宙中，然后是70%暗能量、25%暗物质和5%正常物质（左），或是%正常物质和无暗物质（右）的宇宙中，在CMB中出现。在峰的数量，以及峰的高度和位置上的差异，很容易看到。注意两个图之间y轴上的刻度差异。一旦中性原子形成，来自辐射的推力就会停止，引力就可以自由地做它最擅长的事情：把宇宙中的每一个质量吸引到宇宙中的每一个其他质量。气体云会形成、崩塌并创造宇宙中最早的恒星，就像它们在富含暗物质的宇宙中所做的那样。
但是，如果没有暗物质附加的引力效应，那些最初的恒星将导致一场灾难。恒星不仅会发出可见光，还会发出大量的紫外线和电离辐射。它们发射出粒子喷流，以恒星风的形式吹走大量快速移动的物质。对于第一颗比今天的恒星质量大得多的恒星来说，这些影响甚至更为严重。
图注：超热的年轻恒星有时会形成喷流，就像猎户座星云中的赫比格哈罗天体，距离我们在银河系的位置只有光年。来自年轻的大质量恒星的辐射和风可以给周围的物质带来巨大的冲击。如果没有暗物质，恒星风和紫外线辐射的联合作用将给周围的物质带来如此强烈的“冲击”，它不仅会被吹回到星际介质中，而且会在引力上完全脱离刚刚形成的巨大星团。
当这些恒星进一步演化并消亡，这可能意味着这些早期恒星中的大多数都是超新星时，这些恒星的喷射物移动得如此之快，以至于——同样，如果没有暗物质的话——它们在引力上与最初塌缩形成这些恒星的剩余物质脱离。与我们的宇宙不同，在我们的宇宙中，融合在一代恒星中的物质被回收到下一代中，这第一代恒星很可能是没有暗物质的末日。
图注：蟹状星云，如图所示，有来自五个不同观测站的数据，显示了物质是如何从超新星中喷射出来的。这里展示的物质跨度约5光年，起源于一颗0年前超新星的恒星，它告诉我们喷出物的典型速度约为公里/秒在较小的宇宙尺度上，这意味着存在的唯一太阳系将极其简单化。如果没有能力将这些元素从一代恒星循环到下一代恒星，那就意味着原行星盘中就没有形成岩石行星所需的重元素。如果没有大量的碳、氮、氧和更重的元素，如硅、磷、铜和铁，不仅生命是不可能的，而且宇宙能形成的行星只有氢和氦组成的气态世界。
此外，没有这些较重的元素来帮助冷却原始恒星，因为它们形成的恒星数量少而质量大。今天，宇宙中的平均恒星大约是太阳质量的40%；没有暗物质，平均恒星大约是我们的太阳的10倍。
图注：在一个没有暗物质的宇宙中，恒星和行星将与我们今天看到和知道的完全不同。一般恒星的质量要比我们的太阳大得多，而典型的行星只有气态巨行星，没有能够形成岩石核心的重元素。在银河系星系的尺度上，仍然有大量的物质聚集在一起形成圆盘，而这些圆盘仍然会旋转并散落着恒星。但是，如果没有暗物质，这些星系将显示出与我们今天看到的星系的两个主要区别。
在没有暗物质的情况下，在经历了第一次主要恒星形成事件之后，星系将失去大量的气体，这些气体会立即形成新恒星。气体仍然可以从微小的合并和周围的星系际介质中进入它们，但它们将比现代星系拥有更少的形成新恒星的物质。没有暗物质的螺旋星系会像我们太阳系那样旋转：内部物体比中心物体旋转得快得多。绝大多数星系都有平直的旋转曲线，其中外天体的运动速度和内部的速度一样，是宇宙中暗物质的另一个结果。
图注：宇宙细丝，形成宇宙网络。在更大的宇宙尺度上，整体结构将显著减少。在一个没有暗物质的宇宙中，宇宙网络没有看不见的“骨架”；相反，结构的形成仅仅基于正常物质的强度。这意味着，不是一个宇宙网络，在那里，缠绕着星系，把连接大星系群的细丝连接在一起，只会缠绕着中等大小星系的孤立岛屿，而没有别的东西。
当然，一些星系仍然会聚集并聚集在一起，但在没有暗物质的宇宙中，它们的数量将少得多。从微弱和强烈的引力透镜信号到星系群碰撞，再到宇宙的功率谱，对宇宙大尺度结构的观测，每一个可测量的尺度都会大相径庭。
图注：无论在大尺度还是小尺度上，宇宙结构的形成在很大程度上取决于暗物质和正常物质的相互作用，以及起源于量子物理的初始密度涨落。出现的结构，包括星系团和更大尺度的细丝，是暗物质无可争辩的结果。最后，所有最小的星系——那些只包含成百上千颗恒星的星系——根本不可能存在。在我们的宇宙中，它们是由大约000个太阳团的正常和暗物质团产生的，其中恒星形成的一个片段喷射出气体。尽管如此，暗物质仍然存在，并将恒星按其自身的束缚结构维系在一起，直到今天。在一个没有暗物质的宇宙中，恒星形成的同一幕将使原星系完全分离，只留下许多单独的、未受束缚的恒星。
有许多不同的证据表明暗物质的存在，但是我们可以认为，我们的宇宙的所有方式都是不同的，如果我们没有观测到暗物质的话，那么我们的宇宙就不一样了。如果你喜欢宇宙是如此紧密地结合在一起的事实，你就应该感谢暗物质。即使你不相信它，它也是形成你的宇宙的关键因素。