La geometría y la evolución del universo están determinadas la contribución de los diferentes tipos de materia y energía existentes. De acuerdo a la Relatividad General, cada una de las formas de materia y energía contribuye a la fuerza de la gravedad de acuerdo a su ecuación de estado o relación entre su presión y la densidad de energía.
El esquema básico de clasificación es el siguiente:
- Radiación: compuesta de partículas sin masa o casi sin masa que se mueven a la velocidad de la luz. Los ejemplos conocidos incluyen los fotones y neutrinos. Esta forma de materia se caracteriza por tener una gran presión positiva.
- Materia bariónica: esta es «materia ordinaria» compuesta principalmente de protones, neutrones y electrones. Esta forma de materia no tiene esencialmente ninguna presión de importancia cosmológica.
- Materia oscura: esto generalmente se refiere a materia no bariónica «exótica» que interactúa débilmente con la materia ordinaria. Si bien nunca se ha observado directamente tal materia en el laboratorio, su existencia se sospecha durante mucho tiempo. Esta forma de materia tampoco tiene una presión cosmológicamente significativa.
- Energía oscura: esta es una forma de materia verdaderamente extraña, o tal vez una propiedad del propio vacío, que se caracteriza por una gran presión negativa (fuerza de repulsión). Esta es la única forma de materia que puede hacer que la expansión del universo se acelere.
Uno de los desafíos centrales en la cosmología actual es determinar las densidades relativas y totales (energía por unidad de volumen) para cada uno de estos tipos de materia, ya que esto es esencial para comprender la evolución y el destino final de nuestro universo.
