A matéria escura, também chamada de matéria negra, é objeto de estudo da cosmologia. Ela é classificada como uma forma postulada de matéria, que não apresenta nenhum tipo de interatividade com a matéria comum.
A matéria escura está presente em todo o universo, e compõe cerca de 84% de sua estrutura total. Essa matéria só interage gravitacionalmente, o que significa que a sua existência só é comprovada pela ciência por causa de seus efeitos gravitacionais sobre a matéria visível, como as galáxias, as estrelas e os aglomerados de galáxias. A matéria escura é fria, considerada não-relativística.
Segundo os astrônomos, a existência da matéria escura é um dos principais mistérios do universo, o que caracteriza um verdadeiro desafio para a astrofísica. A matéria escura ainda é desconhecida e apresenta difícil detecção.
Uma descoberta de Christian Doppler, em 1842, permitiu que os cientistas descobrissem a existência da matéria luminosa e também da matéria escura. Ele observou que o som emitido por uma fonte em movimento apresentava uma frequência maior para um observador parado quando o objeto se aproximava, e uma frequência inferior quando o objeto se distanciava.
O conhecido efeito Doppler é válido para fenômenos ondulatórios e foi um dos princípios empregados para determinar a velocidade da fonte de radiação nas galáxias, o que, mais tarde, permitiu que os cientistas descobrissem também a matéria escura e a energia escura.