天体生物学·黄姤
银河系
的整体图像通过光学和射电的观测，从不同的天体来研究银河系的物质整体分布以及它们的运动的状况，可以得到银河系的一个整体图像，银河系有多条旋臂物质并不是均匀地分布在整个银盘上面的，它们连接成了不同的旋臂状的结构，银盘上面有多条旋臂：天鹅臂、英仙臂、猎户臂、人马臂、盾牌-南十字臂和矩尺臂。
图解：光学和射电波段的银河系图像——红色是利用光学波段观测得到恒星的分布，蓝色是利用射电波段观测得到的气体云的分布，平面是银河系的银道面，所以以我们观测者的身份是在银河系银道面的上方来看物质分布的
旋臂有长的、有短的，太阳就位于猎户臂这条比较短小的旋臂上面，旋臂的结构本身就暗示了银河系在转动，通过恒星、气体的谱线观测可以测量到它们的转动速度，因为气体在转动的时候所发出来的谱线会发生“多普勒位移”，而位移量的大小反映了银河系转动的快慢，所以利用这个方法可以测量在距离“银心”不同半径的区域物质的转动速度，从银河系中心位置的变化就可以画出气体云或者是恒星转动速度的变化，这个称为“银河系的转动曲线”或者“自转曲线”。
银河系在“刚体转动”
在银河系最里面的区域，它基本上是一个“刚体转动”，它的角速度是一致的，随着半径的增加，转动的速度开始下降，在距离银心3 kpc（3千秒差距）的区域旋转速度达到了极小值，然在太阳轨道附近的区域旋转速度达到了极大值，这是银河系里的“转动曲线”。“河外”的一些盘状星系的转动曲线与银河系也是类似的，但是“银河系的转动曲线”和太阳系里面的物质转动曲线差别是非常大的，所以它反映了银河系的组成和一些重要的物理信息。
假设银河系所有的质量都是由银盘里的恒星所提供，那么在恒星的引力作用下，应该遵循一个近似的“开普勒转动”，换句话说，半径越大，转动的速度应该越小。实际情况其实是相反的，即使是在银河系的外区，转动速度依然维持着一个比较高的数值，这说明在银河系里面有更多的物质或者是引力使得天体可以保持一个比较高的转动速度，并且这份物质不可能分布在银河系的银盘范围之内，应该分布在银盘的范围之外，只有这样才能够维持在外区还能够保持一个比较高的运动速度。
但是在观测上看到在银盘外面的“银晕”，发现能够发光的天体，无非就是银河系里面的球状星团和一些“晕星”，而它们所提供的质量是非常小的，所以由于这个原因可以得到的一个结论——由“转动曲线”所推测的银河系总的引力质量达到了10,000亿个太阳质量，这个质量远远地超过了银河系里面的恒星所能够提供的质量，并且这份质量应该主要地分布在银河系的银盘外围，因此根据这些特点推测在银河系里面应该存在着大量的暗物质、不发光的物质，但是它们能能够提供引力，并且主要分布在银河系的“银晕”里面，所以银河系的“晕”，也称为“暗物质晕”，这是暗物质分布的最主要场所。
上面的结论同样也可以用在与银河系类似的盘状星系里面，所以“暗物质”是星系里面提供质量的最主要成分。
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