宇宙學近期的發現證實，普通物質和暗物質還不足以解釋宇宙的結構。還有第3種成分未被發現，它並非物質，而是某種形式的暗能量。
這種神秘成分存在的第一批證據，來自於對宇宙幾何形狀的測量。愛因斯坦的理論認為，所有的物質都會改變它周圍空間和時間的形狀。因此，宇宙的整體形狀就是由它內部全部的物質和能量來主宰的。近期對宇宙大爆炸遺留下來的輻射所進行的研究表明，宇宙的形狀再簡單不過了，它是扁平的！這個發現反過來也揭示出了宇宙的總體質量密度。但是在將所有的暗物質和普通物質的潛在來源加起來之後，天文學家們發現，他們還少了三分之二。
第二批證據提示人們，神秘的成分必定是一種能量。對遠方的超新星進行觀察之後，科學家們發現宇宙擴張的速度並不像他們原來所假定的那樣在放慢；事實上，這種擴張的速度在增加之中。除非存在著一種遍布宇宙的、不斷地將時間和空間的結構向外推出的排斥力，這種宇宙加速度是很難解釋的。
暗能量為什麼會產生一個排斥性的力場，這個問題有一點兒複雜。量子理論認為，虛無的粒子可以突然出現，存在極短的時間，然後再遁於無形。這就是說，宇宙的真空實際上並不是真正的空無一物。更恰當地說，空間充滿了低級能量，這種能量是在虛粒子和它們的反物質夥伴短時間地存在和消失時所創造出來的，這個過程之後還有一個被稱為真空能的非常小的場存留下來。
這種能量應該產生一種負的壓力，或者說排斥力，因而也就解釋了宇宙的擴張為什麼是在加速。可以考慮這樣一個類比：如果你把一個空的氣密容器上的密封的活塞向後拉，你會在容器裏製造出一個近似的真空。起初，活塞上幾乎沒有什麼阻力，但是你拉出活塞越多，真空就越確實，活塞上產生的對抗力也就越大。盡管外太空的真空能是由量子力學奇異的定律，而不是由一個拉拽活塞的人灌輸進去的，這個例子也足以說明負壓力是如何產生排斥力的。