La existencia de una gran cantidad de materia no luminosa, es decir, materia que no forma estrellas, ha sido inferida por sus efectos gravitacionales sobre la materia ordinaria. Por ejemplo, afecta el movimiento de las estrellas dentro de la galaxia y el grado de lente gravitacional de galaxias distantes. La explicación más simple para estos fenómenos es la existencia de una nueva partícula, ya que esencialmente todas las ideas que involucran formas conocidas de materia ya han sido descartadas. No se ha observado ninguna partícula de materia oscura directamente con ningún tipo de detector de partículas, por lo que muchas de sus propiedades siguen siendo desconocidas.
Sin embargo, existen razones teóricas para creer que puede emitir radiación, lo que nos da la esperanza de observarla indirectamente con un telescopio. Varias teorías predicen que las partículas de materia oscura a veces deberían aniquilarse entre sí para producir rayos gamma (luz de alta energía). Esto daría como resultado una señal débil de rayos gamma de partes de la galaxia que de otro modo serían demasiado “aburridas” para producir tal radiación energética. Si la tasa de aniquilación (que depende de la teoría particular) es lo suficientemente alta, podemos captar esta señal con un telescopio de rayos gamma. El telescopio espacial de rayos gamma Fermi, así como algunos otros experimentos, están buscando activamente esa señal. Sin embargo, hasta ahora, no hay evidencia experimental de radiación de la materia oscura (rayos gamma o de otro tipo).
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