در کیهان شناسی، انرژی تاریک نوعی انرژی فرضی و شگفت انگیز است که سرعت انبساط جهان را می افزاید. انرژی تاریک رایج ترین راه برای توضیح دادن مشاهدات اخیر است که می گویند جهان با آهنگ رو به افزایشی (با شتاب) منبسط می شود. در مدل استاندارد کیهان شناسی حدود ۷۳٪ از جرم-انرژی جهان از انرژی تاریک ساخته شده است. توضیح پیچیده ریاضیاتی انرژی تاریک نظریه میدان اسکالر می باشد.

   این مقدار شامل باریون ها و تابش های الکترومغناطیسی نیز می شود. همچنین تصور می شود که ۲۳٪ از ماده تاریک تشکیل شده باشد و ۷۳٪ باقی مانده را نیز انرژی تاریک تشکیل داده باشد، که همانند ماده تاریک در فضای کائنات توزیع شده و به همان اندازه ماده تاریک ناشناخته و مجهول مانده است. تعیین خواص و ویژگی های این توده ناشناخته به یکی از مهم ترین مسائل کیهان شناسی مدرن و فیزیک ذرات تبدیل شده است. این نکته قابل ذکر است که اسامی «ماده تاریک» و «انرژی تاریک» ، بیشتر مبین عدم اطلاع انسان از ماهیت این دو ماده و ناشناخته بودن آن است. یک اخترشناس در این باره می گوید: «به یاد داشته باشید که ما این پدیده را انرژى تاریک مى نامیم اما این نامگذارى ممکن است این باور غلط را در ذهن مخاطبان ایجاد کند که ما حقیقتا مى دانیم که آن پدیده چیست. اما باید اذعان داشت که ما واقعا چیز زیادى در این باره نمى دانیم.

   مادۀ تاریک، در اخترشناسی و کیهان شناسی، ماده ای فرضی است که چون از خود نور (امواج الکترومغناطیسی) گسیل یا بازتاب نمی کند، نمی توان آن را مستقیما دید، اما از اثرات گرانشی موجود بر روی اجسام مرئی، مثل ستاره ها و کهکشان ها، می توان به وجود آن پی برد. بر اساس مشاهدات فعلی، که بر روی ساختارهایی بزرگتر از کهکشان ها صورت گرفته است، و همچنین مطالب مربوط به انفجار بزرگ، ماده تاریک و انرژی تاریک تشکیل دهنده بخش زیادی از جرم موجود در جهان قابل مشاهده است. اجزای ماده تاریک جرم بسیار بیشتری از قسمت دیده شدنی کائنات دارند. فقط حدود ۴٪ از مجموع کل چگالی انرژی در کیهان را می توان مستقیم مشاهده کرد که این مقدار شامل باریون ها و تابش های الکترومغناطیسی نیز می شود. همچنین تصور می شود که ۲۳٪ از ماده تاریک تشکیل شده باشد و ۷۳٪ باقی مانده را نیز انرژی تاریک تشکیل داده باشد، که همانند ماده تاریک در فضای کائنات توزیع شده و به همان اندازه ماده تاریک ناشناخته و مجهول مانده است. تعیین خواص و ویژگی های این توده ناشناخته به یکی از مهم ترین مسائل کیهان شناسی مدرن و فیزیک ذرات تبدیل شده است. این نکته قابل ذکر است که اسامی «ماده تاریک» و «انرژی تاریک» بیشتر مبین عدم اطلاع انسان از ماهیت این دو ماده و ناشناخته بودن آن است.

   با اینکه ساختار و ویژگی های ماده تاریک هنوز مشخص نیست اما این تصور می شود که بخش اعظم ماده تاریک موجود در جهان غیر باریونی است. یعنی دارای هیچ اتمی نبوده و با نیروی مغناطیسی به سمت مواد معمولی جذب نخواهد شد. ماده سیاه غیر باریونی شامل نوترینو و احتمالا دارای اجزای فرضی دیگری چون اکسیون و ابر متقارن می باشد. برخلاف ماده تاریک باریونی، ماده تاریک غیرباریونی در شکل گرفتن عناصر در ابتدای آفرینش نقشی نداشته و وجودش تنها به دلیل جاذبه گرانشی آن اثبات می شود. به علاوه اگر همه اجزایی که ماده تاریک از آن ها تشکیل شده ابر متقارن باشند واکنش ها و برخوردهای آنان با یکدیگر موجب نابودی آن ها شده و فراورده های قابل مشاهده نظیر فوتون و نوترینو حاصل می شود.

   با اینکه وجود ماده تاریک در جهان مهم و ضروری به نظر می رسد، اما هنوز مدارک و دلایل قطعی مبنی بر وجود این ماده و طبیعت آن به دست نیامده است. با این وجود تئوری ماده تاریک به عنوان قابل قبول ترین فرضیه برای توجیه انحراف در حرکت وضعی کهکشان است. سرعت چرخشی ستاره ها در کهکشان ها از رابطه ای که از قوانین کپلر انتظار داریم پیروی نمی کند و برحسب فاصله از مرکز کهکشان ثابت است. برای توضیح این پدیده باید توزیع جرم در کهکشان به طور خطی با شعاع زیاد شود، اما این توضیح با مشاهدهٔ کهکشان ها در قسمت مرئی که نشان می دهد بیشتر جرم در ناحیه مرکزی متراکم شده است ناسازگار است.

   حدود ۲۰۰ میلیارد کهکشان که هر کدام دارای تقریبا ۲۰۰ میلیارد ستاره است به وسیله تلسکوپ ها قابل تشخیص است. اما این تعداد فقط ۴ درصد از محل گیتی را تشکیل می دهدحدود ۷۳ درصد از جهان از ماده دیگری ساخته شده است که «انرژی تاریک» نامیده می شود. هیچ کس نمی داند که ماهیت این ماده ناشناخته چیست، اما مقدار این نوع ماده از تمام اتم های موجود در تمام ستارگان موجود در کل کهکشان های قابل شناسایی گستره فضا بسیار بیشتر است. به نظر می رسد این نیروی عجیب، اجزای جهان را با سرعت فزاینده ای از یکدیگر دور می کند، در حالی که نیروی گرانش با این نیرو مقابله کرده و از سرعت این گسترش می کاهد.

   این یافته ها به مشاجرات فراوانی که در مورد جهان، عمر جهان، سرعت انبساط آن و ترکیب آن جریان داشت، پایان داد. با استفاده از نتایج دو تحقیق ذکر شده، اخترشناسان امروز بر این باورند که سن جهان ۱۳.۷ میلیارد سال با تقریب چند صد هزار سال است. براساس اطلاعات موجود، جهان با سرعت شگفت آور ۷۱ کیلومتر در ثانیه در مگابارسک در حال انبساط است. (بارسک یک واحد اخترشناسی است و تقریبا برابر ۳.۲۶ میلیون سال نوری است).

   به نظر می رسد که چیزی در فضا نهفته است و همانند نوعی نیروی ضد گرانشی عمل می کند. این نیرو باعث می شود که به جای آن که جهان متراکم شود و اجزای آن به یکدیگر نزدیک شود، انبساط می یابد. از حدود بیست سال پیش حدس می زنند که در جهان ماده تاریک وجود دارد، چرا که در آن زمان دریافتند که جهان به گونه ای عمل می کند که انگار بسیار سنگین تر از چیزی است که واقعا به نظر می رسد.

   گرچه انیشتین ثابت کیهانی را بزرگترین اشتباه خود خواند اما شاید این عامل یکی از بزرگترین دستاوردهای مطالعات او باشد. دانشمندان برای توجیه پدیده مشاهده شده همه احتمالات ممکن را در نظر گرفتند از جمله وجود سیاه چاله ها، کوتوله های قهوه ای و ذرات غیرقابل شناسایی که از نظر ماهیت با انواع معمولی اتم ها تفاوت دارند اما هیچ کدام از آنها نتوانست جرم بسیار زیاد مشاهده شده را توجیه کند. اما داستان انرژی تاریک از سال ۱۹۹۸ آغاز شد. در آن زمان دانشمندان دریافتند که بسیاری از کهکشان های دور دست با سرعتی بسیار بیشتر از آن چه که محاسبات موجود پیش بینی کرده اند، از یکدیگر دور می شوند تحقیقاتی که روی انواع ویژه ای از ابر نواختر ها (supernova) انجام شد بیانگر آن بود که محاسبات انجام شده اشتباهی نداشت، به عبارت دیگر محاسبات دقیق نشان دهنده آن بود که سرعت انبساط جهان لحظه به لحظه در حال افزایش است و از سرعت این انبساط کاسته نمی شود.