Karanlık madde hipotezi kozmolojinin standart modelinde önemli bir yer tutuyor. Gök adaların oluşumunu, evrenin büyük ölçekteki dinamiklerini açıklamak için karanlık maddeden yararlanılıyor. Ancak uzun yıllardır yapılan araştırmalara rağmen karanlık madde hipotezini doğrulayan bir bulgu elde edilebilmiş değil. Günümüzde bazı araştırmacılar ise karanlık madde hipotezine başvurmadan gözlemsel verileri açıklayan modifiye kütle çekim kuramları geliştirmeye çalışıyor. Bu kuramların en öne çıkanlarından biri ise modifiye Newton dinamiği. Kısaca MOND olarak adlandırılan kuram, çeşitli olguları açıklamakta kozmolojinin standart modelinden daha başarılı olsa da fizikçiler arasından yaygın olarak kabul görmüyor. Henüz MOND’a dayalı bir kozmoloji modeli geliştirilebilmiş değil ayrıca MOND’un görelilik kuramıyla nasıl uyumlu hâle getirilebileceği de hâlâ araştırmalara konu oluyor.
Kayıp Kütle Problemi
Isaac Newton’un geliştirdiği kütle çekim kuramı doğada gözlemlenen pek çok olgu hakkında başarılı tahminler yapar. Newton’un kuramının yetersiz kaldığı, Merkür’ün yörüngesinde gözlemlenen kaymalar gibi bazı durumlarsa Einstein’ın 1900’lerin başında geliştirdiği genel görelilik kuramı tarafından açıklanır.
Newton’un kütle çekim kuramı her ne kadar elimizdeki en iyi kütle çekim kuramı olmasa da belirli ölçeklerde çok başarılı sonuçlar verir. Söz konusu gök adalar ve gök ada kümelerinin dinamikleri olduğunda da Newton’un kuramının başarılı tahminler yapması beklenir. Ancak 1930’lardan bu yana yapılan bilimsel çalışmalar, uzayda gözlemlenen madde miktarının, Newton’un kütle çekim kuramı kullanılarak hesaplar yapıldığında gök adaların dinamikleriyle ilgili verileri açıklamakta yetersiz kaldığını gösteriyor. Kayıp kütle problemi olarak adlandırılan bu paradoks özellikle Vera Rubin’in 1960’larda ve 1970’lerde yaptığı bilimsel çalışmalardan sonra gök bilimcilerin dikkatini çekmeye başladı. Rubin, çok sayıda sarmal gök adadaki yıldızların gök adaların kütle merkezi etrafındaki dolanma hızlarını incelemişti. Newton’un kütle çekim kuramı gök adaların merkezinden uzaklaştıkça yıldızların dolanma hızlarının azalması gerektiğini söylüyordu. Ancak Rubin’in çalışmaları, beklenenin aksine gök adaların dış kısımlarındaki yıldızların dolanma hızlarının hemen hemen sabitlendiğini gösteriyordu.
