Joseph „Joe“ Silk studierte an der Universität Cambridge mit dem Master-Abschluss 1963 und wurde 1968 an der Harvard University in Astronomie promoviert. 1968/69 war er Research Fellow an der Universität Cambridge und war 1969/70 Research Associate an der Princeton University. 1970 wurde er Assistant Professor und 1978 Professor für Astronomie an der University of California, Berkeley, an der er 1989 auch Physik-Professor wurde. 1999 bis 2011 war er Savilian Professor in Oxford. Er ist Emeritus Fellow am New College in Oxford. 2010 wurde er Homewood Professor für Physik und Astronomie an der Johns Hopkins University.
Silk hat über 500 Artikel in Fachzeitschriften veröffentlicht, darunter auch viele in Nature und Science, vorrangig über Galaxienbildung und Kosmologie. Er befasste sich mit Inhomogenitäten in der Kosmischen Hintergrundstrahlung und beschrieb dabei erstmals die nach ihm benannte Silk-Dämpfung.
Er schlug neue indirekte Methoden der Entdeckung Dunkler Materie und ihrer Eigenschaften vor.
Aus dem unterschiedlichen Verhalten Dunkler Materie in kleinen Galaxien und großen Galaxienclustern sah Silk 2005 Hinweise auf große Extra-Dimensionen (sechs räumliche Dimensionen statt der beobachteten drei, wobei die zusätzlichen drei Dimensionen Ausdehnungen im Nanometer-Bereich haben, ähnlich wie im Randall-Sundrum-Modell), die die Gravitationskraft im Nanometerbereich ändern.[2][3] Die Stärke der Selbstwechselwirkung dunkler Materie ist in kleinen Galaxien größer als in Galaxienclustern, was nach Silk dem Wirken der Extradimensionen im Nanometerbereich zuzuschreiben ist. Da sich die dunkle Materie in großen Clustern schneller bewegt spürt sie dort die stärkere Anziehung im Nahbereich weniger.
Er ist auch als gefragter Vortragender bekannt und als Autor für populärwissenschaftliche Bücher.
The infinite Cosmos: Questions from the frontiers of cosmology, Oxford University Press, 2006, deutschsprachige Ausgabe dazu: Das fast unendliche Universum: Grenzfragen der Kosmologie, C.H.Beck, München, 2006
On the Shores of the Unknown: A Short History of the Universe, Cambridge University Press, 2005, deutschsprachige Ausgabe dazu: Die Geschichte des Kosmos: Vom Urknall bis zum Universum der Zukunft, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, 1996
The Big Bang, W.H. Freeman and Company, New York, 1989, deutschsprachige Ausgabe dazu: "Der Urknall", Birkhäuser-Springer Verlag, 1990
Cosmic Enigmas, Springer, 1994 (auch The left hand of creation, Oxford UP 1994)
Aufsätze (Auswahl)
Fluctuations in the Primordial Fireball, Nature, Band 215, 1967, S. 1155–1156
Cosmic black-body radiation and galaxy formation, Astroph. J., Band 151, 1968, S. 459–471 (Silk-Dämpfung)
mit S.M. Lea, E. Kellogg u. a.: Thermal-Bremsstrahlung Interpretation of Cluster X-Ray Sources, Astrophysical Journal, Band 184, 1973, L105-L111
On the fragmentation of cosmic gas clouds. I-The formation of galaxies and the first generation of stars, Astroph. J., Band 211, 1977, S. 638–648
mit M.L. Wilson: Residual Fluctuations in the Matter and Radiation Distribution after the Decoupling Epoch, Physica Scripta, Band 21, 1980, S. 708–713
mit J. Richard Bond, George Efstathiou: Massive neutrinos and the large-scale structure of the universe, Phys. Rev. Lett., Band 45, 1980, S. 1980–1984
mit C. Norman, Clumpy Molecular Clouds: A Dynamic-Model Self-consistently Regulated by T Tauri Star Formation, Astrophysical Journal, Band 238, 1980, S. 158–174
mit M.L. Wilson: On the Anisotropy of the Cosmological Background Matter and Radiation Distribution. I. The Radiation Anisotropy in a Spatially Flat Universe, Astrophysical Journal, Band 243, 1981, S. 14–25
mit N. Vittorio: Fine-Scale Anisotropy of the Cosmic Microwave Background in a Universe Dominated by Cold Dark Matter, Astrophysical Journal, Band 285, 1984, L39-L43
mit M. Srednicki: Cosmic-Ray Antiprotons as a Probe of a Photino-Dominated Universe, Physical Review Letters, Band 53, 1984, S. 624–627
mit Keith Olive, M. Srednicki: The Photino, the Sun, and High-Energy Neutrinos, Physical Review Letters, Band 55, 1985, S. 257–259
mit Avishai Dekel: The origin of dwarf galaxies, cold dark matter, and biased galaxy formation, Astroph. J., Band 303, 1986, S. 39–55
mit Martin White, Douglas Scott: Anisotropies in the cosmic microwave background, Annual Review of Astronomy and Astrophysics, Band 32, 1994, S. 319–370
mit W. Hu, N. Sugiyama: The Physics of Microwave Background Anisotropies, Nature, Band 386, 1997, S. 37–43
mit Max Tegmark, M. J. Rees u. a.: How Small Were the First Cosmological Objects?, Astrophysical Journal, Band 474, 1997, S. 1–12
mit E. Gawiser: Extracting Primordial Density Fluctuations, Science, Band 280, 1998, S. 1405–1411
mit M.J. Rees: Quasars and Galaxy Formation, Astronomy & Astrophysics, Band 31, 1998, L1-L4
mit P. Gondolo: Dark Matter Annihilation at the Galactic Center, Physical Review Letters, Band 83, 1999, S. 1719–1722
mit Gianfranco Bertone, Dan Hooper: Particle dark matter: Evidence, candidates and constraints, Physics Reports, Band 405, 2005, S. 279–390
