正文
图片版权：NASA/Swift/Stefan Immler (GSFC) and Erin Grand (UMCP)
然而寻找暗物质正式开始近半个世纪之后，在1970年代天文学家 维拉·鲁宾 和仪器制造商的肯特福特测量邻近星系的旋转速度的函数星系的恒星的距离中心。
他们比较标准的测量与预测
牛顿引力
理论
他们的母星系恒星的轨道近圆形，路径
和重力是那些轨道束缚天体的力量。牛顿方程的预测，让天体在一个圆形路径移动力，F（圆形）应等于力在星的重力，F（重力），不然天体会飞到太空中或落在银河系的中心。
靠近星系中心，鲁宾和福特发现，F（圆形）大致等于F（重力），如预期的那样。但远离星系的中心，方程式的两边并不相等。虽然星系和星系的细节各不相同，但他们的观察基本上是普遍的。
如此戏剧性的差异需要解释，在星系中心附近，鲁宾和福特的测量意味着理论是有效的，而在较大的轨道距离上的差异意味着某种东西正在发挥着某种作用，现有的理论无法解释。他们的研究表明，要么我们不理解惯性是如何工作的（例如F（圆形）），要么我们不理解重力是如何工作的（例如F（重力））。第三种可能性是等号是错误的，这意味着方程还没有包含其他的力或效应，这也是唯一的可能。
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当宇宙大约30亿年时，暗物质的分布从星系形成的数值模拟中获得。左面板显示暗物质颗粒的连续分布，而右侧面板突出了用于形成星爆星系的暗物质光环，其最小暗物质光晕质量为太阳的三千亿倍。
解释差异
在鲁宾和福特的研究发表40年之后，科学家已经测试了许多理论来解释他们发现银河系旋转的差异。物理学家米尔格提出了一个修正的惯性称之为“修改牛顿动力学”。他假定：在其最初的形式非常低的加速度下，牛顿的方程F＝ma 便失效了。
其他物理学家提出修改重力定律。爱因斯坦的广义相对论在这里并没有多大用处，因为这个领域，爱因斯坦和牛顿的预言基本上是相同的。而量子重力理论，试图用亚原子粒子来描述重力，不能解释同样的原因。然而有引力理论对与牛顿重力不同的银河系或银河系外尺度进行预测。
宇宙的大部分是由我们看不到的物质所构成的。图片版权：agsandrew / Shutterstock.com
然后有人预测，存在新的自然基本力。这些想法都聚集在名为“第五力”意味着除了引力、电磁力和强、弱核力还有新的力。最后还有暗物质理论：一种根本不与光（电磁辐射）相互作用的物质，却在宇宙中”施加“引力或表现出引力的特性。
如果星系旋转测量是我们所拥有的唯一数据，可能难以在这些不同的理论之间进行选择。毕竟有可能调整每个理论来解释星系旋转问题。但现在有许多不同现象的观察可以帮助确定最合理的理论。
其一是星系团内星系的速度。星系移动得太快，星系团无法保持在一起。另一个观测是来自遥远星系的光。对这些非常遥远的古代星系的观测表明，它们的光经过了附近星系团的引力场而扭曲了。也有对宇宙微波背景辐射非均匀性研究。所有这些测量（还有更多）也必须用或新何新的理论来解释银河系自转速度。
暗物质的未解之谜
