弾丸銀河団
この弾丸銀河団のガスの分布と質量の分布を詳しく調べることによって、直接見ることができないためその存在について議論のあった暗黒物質に関する新たな手掛かりが得られた。 もともと暗黒物質が存在するという仮定は銀河の回転曲線問題に対処するために始まったものだった。 すなわち暗黒物質のような未知の質量を仮定しなければ、ニュートン力学（ないし一般相対性理論）と観測可能な銀河の質量分布とからでは実際の銀河の回転速度が説明できない。 この暗黒物質は例えば一般の銀河団ガスの高い温度も説明し、現在では多くの支持を得ている。 一方で、暗黒物質の存在を仮定せず、重力の相互作用が銀河スケールで我々の知るものとは違っているのだとする修正ニュートン力学 (MOND) に代表される対案も提出された。
高エネルギー天文学
プリンストン大学やテキサス大学、アメリカ航空宇宙局ゴダード宇宙センターが開発したWMAPの観測によって、宇宙には暗黒物質及び暗黒エネルギーが充満していることが分かった。理論天文学の領域では、以前から予測が行われており、その物質の成因などについては現在も不明である。なお、その存在比率は、宇宙全体の大部分を占める96%にも達する。その物質の成因やその検出を目的として、暗黒物質検出計画が行われている。