Dalamkosmologi,energi gelap adalah suatu bentukhipotesis dari energi yang mengisi seluruh ruang dan memilikitekanan negatif yang kuat. Menurutteori relativitas umum, efek dari adanya tekanan negatif secara kualitatif serupa dengan memiliki gaya pada skala besar yang bekerja secara berlawanan terhadap gravitasi. Menggunakan efek seperti itu sekarang merupakan cara yang sering dilakukan untuk menjelaskan pengamatan mengenaipengembangan alam semesta yang dipercepat dan juga adanya bagian besar dari massa yang hilang di alam semesta.
Dua bentuk energi gelap yang diusulkan adalahkonstanta kosmologi, suatu energi yang kerapatannya tetap dan secara homogen mengisi ruang, danquintessence, suatu medan dinamis yang kepadatan energinya dapat berubah dalam ruang dan waktu. Membedakan antara keduanya memerlukan pengukuran berketelitian tinggi dari pengembangan alam semesta untuk dapat mengerti bagaimana kecepatan pengembangan berubah terhadap waktu. Laju pengembangan ini bergantung pada parameterpersamaan keadaan kosmologi. Mengukur persamaan keadaan dari energi gelap adalah salah satu usaha besar dalam kosmologi observasional.
Pada tahun 1998, pengamatanSupernova tipe Ia oleh dua grup yang berbeda yaitu, High-Z SN Search Team pimpinan Dr. Brian Schmidt dan Supernova Cosmology Project (SCP) pimpinan Dr. Saul Perlmutter, menunjukkan bahwa pengembanganalam semesta mengalami percepatan. Dalam beberapa tahun terakhir, pengamatan ini telah dikuatkan oleh beberapa sumber:radiasi latar belakang gelombang mikro kosmis,pelensaan gravitasi,usia alam semesta,nukleosintesis dentuman dahsyat,struktur kosmos berskala besar dan pengukuran dariparameter Hubble, dan juga pengukuransupernova yang lebih baik. Semua elemen ini konsisten denganmodel Lamda-CDM.
Supernova tipe Ia memberikan bukti paling langsung dari adanya energi gelap. Dengan mengukur kecepatan dari objek yang menjauh menggunakan pengukuranpergeseran merah, yang merupakanefek Dopplerradiasi dari objek yang menjauh. Menentukan jarak dari suatu objek adalah masalah yang sulit dalamastronomi. Kita perlu menemukan lilin standard: objek yang diketahui kecerlangan intrinsiknya, sehingga mungkin digunakan untuk menghubungkan kecerlangan yang tampak denganjarak. Tanpa lilin standard, tidaklah mungkin mengukur hubungan pergeseran merah dengan jarak dalamhukum Hubble. Supernova tipe Ia adalah lilin standard terbaik untuk pengamatan kosmologi, karena mereka sangat terang dan hanya terjadi ketika massa daribintang katai putih tua mencapaibatas Chandrasekhar. Jarak ke supernova dapat digambar terhadap kecepatan, dan inilah yang digunakan untuk mengukur sejarah pengembangan alam semesta. Pengamatan ini menunjukkan bahwa alam semesta tidak mengalami perlambatan, yang seharusnya akan terjadi pada alam semesta yang didominasi oleh materi, tetapi justru secara misterius mengalamipercepatan. Pengamatan ini dapat dijelaskan dengan membuat postulat tentang adanya sejenis energi yang memilikipersamaan keadaan yang negatif, yaitu energi gelap.
Keberadaan energi gelap, dalam bentuk apapun, juga memecahkan masalah yang disebut "massa yang hilang". Teorinukleosintesis dentuman dahsyat mengatur pembentukan unsur-unsur ringan pada awal alam semesta, sepertihelium,deuterium, danlitium. Teoristruktur kosmos berskala besar mengatur pembentukan struktur alam semesta,bintang,kuasar,galaksi dangugus galaksi. Kedua teori ini menunjukkan bahwa kepadatanbaryon danmateri gelap yang dingin di alam semesta adalah sekitar 30% darikepadatan kritikal untuk alam semesta yang tertutup. Ini adalah kepadatan yang diperlukan untuk membuatbentuk alam semestarata. PengukuranRadiasi latar belakang gelombang mikro kosmis, baru-baru ini menggunakan satelitWMAP, menunjukkan bahwa alam semesta hampir datar. Oleh karena itu, kita tahu bahwa suatu bentuk energi pasti mengisi 70% yang lainnya.
