Истинная природа темной материи остается одной из величайших загадок Вселенной. Ученые пытаются определить, из каких частиц может состоять темная материя, с тем чтобы иметь возможность обнаруживать ее напрямую, однако наше текущее ее понимание настолько поверхностно, что мы не знаем, в какой форме нам искать эту загадочную субстанцию. Способность спутника WFIRST проводить обзорные наблюдения обширных участков неба позволит понять, из чего состоит темная материя, через изучение структуры и распределения как нормальной, так и темной материи в пространстве и времени.
Темной материей называется таинственная невидимая субстанция, не вступающая ни в одно из известных физике взаимодействий, кроме гравитационного. Гравитационное взаимодействие темной материи позволяет обнаружить ее косвенно, по ее гравитационному влиянию на звезды в составе галактик и на формирование более крупномасштабных структур Вселенной, однако для подтверждения гипотезы темной материи необходимо ее прямое обнаружение, которое до сих пор не было проведено.
Один из перспективных способов обнаружения темной материи состоит в измерениях интенсивности эффекта гравитационного линзирования. Свет во Вселенной при наблюдениях в крупном масштабе распространяется прямолинейно, однако, согласно Общей теории относительности Эйнштейна, массивные тела искажают метрику пространства-времени, и если свет проходит в окрестностях массивного объекта, его траектория искажается. В этом случае на Земле мы видим увеличенное и даже иногда множественное изображение наблюдаемого объекта. Такой эффект называется гравитационным линзированием, а одним из факторов, определяющих его интенсивность, является масса объекта, лежащего на переднем плане. Если этот объект помимо нормальной материи содержит также сгусток невидимой темной материи, то интенсивность эффекта поможет оценить ее количество.
Миссия WFIRST будет использовать для наблюдений так называемое слабое гравитационное линзирование, состоящее в измерениях наблюдаемых искажений формы далеких галактик сгустками темной материи, лежащими перед ними. Миссия сможет измерить расположение и количества темной материи в сотнях миллионов галактик. Если астрономы смогут с помощью этого аппарата определиться с выбором частицы-кандидата на роль частицы темной материи, то мы станем на один шаг ближе к прямому обнаружению ее в экспериментах, проводимых на Земле.