當暗物質第一次被認為是宇宙中可能存在的一部分時，他的提出被認為是一件非常奇怪的事情。它影響了星系的運動，但卻無法被探測到？這是怎麼一回事呢？
尋找暗物質的證據
在20世紀早期，物理學家們很難解釋其他星系的自轉曲線。旋轉曲線基本上是一個星系中可見恆星和氣體的軌道速度，以及它們與星系核心的距離。
這些曲線是由觀測數據組成的，當天文學家測量恆星和氣體雲和圓形軌道上環繞星系中心運動時的速度時，並測量恆星圍繞星系核心移動的速度。發現越靠近銀河的中心，它移動的越快；距離越遠，移動的越慢。
天文學家還注意到，在他們觀測的星系中，一些星系的暗物質與他們實際看到的恆星和氣體雲的質量並不匹配。換句話說，星系中的“暗物質”比觀測到的要多。另一種思考問題的方式是，星系沒有足夠的暗質量來解釋它的自轉速率。
尋找暗物質？
1933年，物理學家弗裡茨茲威基提出，恆星暗物質存在，但沒有發出任何輻射，是肉眼看不到的。因此，天文學家們，在接下來的幾十年裡進行了從星系自轉速率到引力透鏡、星團運動和宇宙微波背景測量的各種研究。他們發現了一些還無法進行解釋的暗物質。
一些巨大的東西影響了星系的運動。
起初，一些發現在天文學界受到了大量的質疑。天文學家繼續觀察，觀測到了的暗物質和星系運動之間的“脫節”。這些額外的觀測證實了星系運動的差異，並證明了存在著某些東西。只是看不見而已。
所謂的銀河自轉問題最終被稱為“暗物質”的東西“解決”了。天文學家在觀察和確認暗物質方面的工作被認為是開創性的科學。然而，一個挑戰依然存在，如何確定暗物質的實際構成及其在宇宙中的分佈範圍。
黑色"正常"物質
普通的發光暗物質是由重子組成的質子和中子等粒子，它們組成恆星、行星和生命。起初，人們認為暗物質也是由這些物質組成的，但只是簡單的發射沒有電磁輻射。有些暗物質可能是由重子暗物質組成的，也可能只是所有暗物質中的一小部分。對宇宙微波背景的觀測，再加上我們對大爆炸理論的理解，導致物理學家相信，只有少量重子物質能夠在今天繼續存活，而這些物質並沒有被納入太陽系或恆星殘骸中。
非重子暗物質
宇宙中缺失的暗物質不太可能以正常的重子物質形式出現。因此，研究人員認為，一個更奇異的粒子提供缺失的暗物質。這件事究竟是什麼，它是如何發生的，至今仍然是一個謎。然而，物理學家已經確定了三種最可能的暗物質類型和每種類型的候選粒子。
冷暗物質：暗物質最有可能的候選物質是冷暗物質。然而，沒有一個強大的粒子已知存在，主要是一種相互作用的大質量粒子。這種粒子的存在普遍缺乏正當性，也就是說，我們不能確定它們在自然條件下是如何產生的。為了進行研究，研究人員正在進行粒子物理學實驗，試驗表明碰撞會產生一個新粒子。其他可能性也包括軸離子，解釋量子色動力學中某些現象所需的理論粒子。儘管這些粒子也從未被探測到。最後（大體積的緊緻暈天體）可以解釋暗物質 ，具體的動力學仍然是可以達到的。這些天體將包括黑洞、古代中子星和行星天體，它們都是非發光的（或接近發光的），並且含有大量的暗物質。遇到的的問題是，它們的數量多（比某些星系的年齡預期的要多），而且它們的分佈是驚人的。
溫暖的暗物質：這種暗暗物質被認為是由無菌的中微子組成。這些粒子與普通的中微子相似，因為它們的暗物質要大得多，而且不與弱力相互作用。被發現的另一給暗物質是格雷西諾。這是一個理論粒子，超重力和超對稱物質的到混合得到牽引，這個粒子就會存在。對於物理學的兩個領域來說，存在引力場的證據是很重要的。
熱暗物質：被認為是熱暗物質的粒子的子集，是唯一真正已知存在的：中微子。需要解釋的問題是，中微子以接近光速的速度運動，因此不會以投射暗物質的方式“聚集”在一起。此外，考慮到中微子幾乎沒有重量，它們的數量將會滿足需要的赤字。另一種解釋是，存在一種尚未探測到的中微子類型，這種類型已知存在的中微子相似，但質量要大得多（因此速度可能較慢）。總之，暗物質的最佳候選物質是冷暗物質，特別是弱暗物質。這種粒子卻沒有什麼理由和證據（除了我們可以推斷某種暗物質的存在這一事實）。因此，我們距離在這方面得到答案還有很長的路要走。
暗物質的替代理論
有些人提出，暗物質實際上只是普通物質，存在於超大質量黑洞中，其質量比活躍星系的中心要大幾個數量級。儘管有些人也認為這些物體是冷暗物質，雖然這將有助於解釋在星系和星系團中觀測到的一些引力攝動，但它們並不能解決大部分的星系自轉曲線。
另一個很難被接受的理論是，也許我們對引力相互作用的理解是錯誤的。我們把我們的推論建立在廣義相對論的基礎上，但這個方法時一個根本缺陷，也許時另一個不同的基本理論描述了大規模的銀河系自轉。這似乎不太可能，因為廣義相對論的測試與預測值一致。不管暗物質是什麼，弄清楚它的性質將是天文學的主要成就之一。
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