在整個宇宙中,星系和恆星團的大小和質量各不相同。(小型微弱的星系,例如此處顯示的Draco矮球狀星系,具有更多的暗物質在它們之中,相對於比大星系內部發現的正常物質而言。對於所有最小的星系來說,這是暗物質的最極端例子。)
雖然最明亮的星系總是最容易看到的,但是模糊的星係數量卻更多。(該NASA/ESA哈勃太空望遠鏡的圖像顯示了一個巨大的星系團PLCK-G308.3-20.2,發光的在黑暗中明亮地儘管最容易看到該星團中最大,最明亮的星系,但它們的數量遠不及較小,較暗的,光度低得多的結構,因此無法在該圖像中看到。總而言之,即使在哈勃太空望遠鏡的限制下,我們仍認為不到總星系的10%)
(矮星系UGC 5340正在不規則地形成恆星,這可能是由於引力相互作用引起的與未在此處顯示的同伴星系。在背景中可以看到許多其他星系,它們質量更大,但距離也更遠。)
即使在我們生活的星系小組中,也只有2~3個大星系,約60個矮星系和數百個球狀星團。(我們當地的星系群以仙女座和銀河係為主,但不可否認仙女座是最大的,銀河系是#2,三角網是#3,LMC是#4。也許還有其他60個較小的矮星系,數百個(如果不是成千上萬個)球狀星團和其他甚至更小的結構組成了我們宇宙的一角。)
只有恆星發出可見光,但是所有形式的物質都會發揮引力。(可以從可用的引力透鏡數據重建星系團的質量。大多數質量的發現不是在各個星系內部(此處顯示為峰值)而是在星團內部的星際介質中存在,暗物質似乎在那裡存在。如果沒有這個星系團中的暗物質,就無法解釋Refsdal超新星的時延觀測結果,也無法解釋該星團中星系的個體快速運動,這一觀測結果可追溯到1933年的弗裡茨茲維克(Fritz Zwicky)。)
今天已知的最小的星系是Segue 1和Segue 3。(整個矮星系Segue 1和Segue 3中只有大約1000顆恆星,它的重力質量為600,000太陽。環繞矮星Segue 1的恆星在這裡盤旋。如果新的研究是正確的,那麼暗物質將服從不同的分布,這取決於整個星系歷史上恆星形成是如何加熱了它。暗物質與正常物質之比約為3400:1,這是在暗物質偏愛方向上看到的最大比率。)
這兩個都是小的矮星系,佔據了銀河系銀河光環中的空間。它們的光都非常微弱:只有太陽光的數百分之一。(銀河系中心附近最近的球狀星團的地圖。球狀星團最接近銀河系中心的金屬含量比郊區的金屬含量高,但是測量這些團的3D運動可以使我們推斷出整個銀河系中存在的總質量。Segue 1和Segue 3是否最好歸類為微弱的球狀星團或非常小的星系,仍存在爭議。)
它們只有不超過1000顆恆星,分布在太空中僅幾個光年,是當今已知的最極端的星系。(矮星系NGC 5477是許多不規則矮星系之一。藍色區域表示新星的形成,但是許多這樣的星系在數十億年中都沒有形成新星。必須了解星系的整個歷史記錄和該歷史記錄的屬性,以確定它們如何到達其當前配置。)
但是我們可以跟蹤內部各個恆星的運動,從而推斷出每個星系的總質量。(許多附近的星系,包括本地群的所有星系(大部分聚集在極端星系左),顯示它們的質量與速度色散之間的關係,表明存在暗物質。NGC 1052-DF2是第一個已知的似乎僅由正常物質組成的星系,後來在2019年早些時假由DF4加入。然而,像Segue 1和Segue 3這樣的星系很高,並且聚集在該星系的左側圖表;)
Segue 1保持了最高記錄,僅星體中的約175個太陽質量就需要600,000個太陽質量。(矮星系,就像這裡所成像的那樣,比正常星系具有5比1的暗物質要多得多的物質比率,因為恆星形成的爆發已經E散了許多正常物質)
恆星形成可以噴射出多餘的正常物質,這解釋了為什麼內部看不到氣體。(當宇宙大小相似的星系發生重大合併時,它們會在形成新的恆星其中存在氫氣和氦氣。這可能導致恆星形成的速率大大增加,類似於我們在距離恆星3000萬光年的附近的恆星2-10星系中觀測到的情況。如果這些物體的臺體引力不足以掛在不會形成恆星的物質上,則由於這些恆星形成的爆發而將其排出。)
所有的引力必須來自某個地方。而且只有暗物質的解釋才完全合適。(這個龐大的,模糊的星系是如此分散,天文學家稱其為「透明"星系因為他們可以清楚地看到其背後的遙遠星系。分類為NGC 1052-DF2的幽靈天體被認為不含暗物質,只能與存在暗物質的宇宙中的Segue和Segue 35星系並存,但是星系的形成歷史可以以不同的方式發生。)