在人類通過望遠鏡觀測到的所有景象中，很少有比螺旋星系更可愛的了。這是一個壯麗的星空漩渦，一個壯觀和可預見的舞蹈。我們可以通過望遠鏡看到數十億顆恆星的事實告訴我們，它們既普通又穩定。這或許令人驚訝，但了解這些"宇宙風車"的內部運作並不困難。
通過結合艾薩克·牛頓爵士在十七世紀底發現的物理原理和觀測到的星系質量，科學家可以計算星系的旋轉速度。這些技術可以預測不同於中心的恆星的速度。靠近中心的星星移動得很慢。這是因為它們和星系中心之間的質量太小，無法產生強大的引力。更遠的恆星移動得更快，因為它們被中心和中心之間的所有恆星所吸引。
遠離中心的恆星運動應該會再次減慢。遠距離使地心引力一目了然，所以它們在軌道上悠閒地移動。考慮到這一點，科學家們研究了銀河系中恆星的速度。他們驚訝地發現，星系中心附近恆星的運動與預測一致，但距離更遠的恆星移動速度更快。這一發現挑戰了傳統的引力和運動理論。如果這些恆星的移動速度和測量的一樣快，星系應該被打破。天文學家和物理學家，這是一場危機。
急忙尋找計算中的錯誤，牛頓引力定律是錯的嗎？還是他的動作不對？天文學家有可能測量星系的質量嗎？經過研究，排除了一切可能性。除了一個。現在科學家認為答案在於一種以前未知的物質：暗物質。暗物質，像雲一樣，充斥著大多數星系。這種材料很特別。它受到重力的影響，但不可見的可見光和所有其他電磁輻射。它被稱為"暗物質"，因為它不反射或吸收光。暗物質增加了星系的引力並解釋了它。
星系邊緣恆星的軌道速度。到目前為止，還沒有直接觀測到暗物質，但科學家認為暗物質的可能性非常高，主要是因為可以排除其他可能性。天文學家和物理學家已經嘗試了許多方法來尋找直接的證據來證實暗物質假說。這個問題是21世紀物理學研究中最重要的問題之一。
一般認為暗物質佔宇宙物質的85%，約佔宇宙能量密度的四分之一。大多數暗物質被認為是自然界中的非重子，但有些暗物質可能是由尚未發現的亞原子粒子組成的。暗物質不能直接觀察到，但在天體物理觀測中可以清楚地看到暗物質的存在，包括重力效應，不能用公認的引力理論解釋，除非物質的數量超過了可以看到的物質。因此，大多數科學家認為暗物質在宇宙中是豐富的，對宇宙的結構和演化有著重要的影響。