人类看到的宇宙奇观，莫过于旋臂星系的优雅和整齐有序。这些星系的恒星涡旋，以一种壮美而可预测的方式旋转。通过望远镜，我们可以观测到数十亿颗恒星，这表明螺旋星系既普遍又稳定。
令人惊讶的是，理解这些宇宙风车的内部运作并非难事。科学家们结合了艾萨克·牛顿爵士在17世纪末发现的物理原理和观测到的星系质量，计算出了星系旋转的速度。
天文学家利用这些技术预测了恒星在不同距离上的运动速度。靠近中心的恒星运动较慢。因为它们和星系中心之间存在的质量太少，不足以产生强大的引力牵引。稍远一些的恒星移动速度稍快，因为它们受到了与中心之间所有恒星的引力牵引。
距离中心较远的地方，恒星的运动速度应该再次减慢。遥远的距离使得引力减弱为轻轻的一拉，因此它们围绕中心轨道悠闲地运转。
当科学家们观察了星系中恒星的运动速度后，惊讶地发现，靠近星系中心的恒星的运动与预测相符，但更远处的恒星移动速度稍快。这一发现挑战了重力和运动的传统理论。如果这些恒星的运动速度与测量结果一致，那么星系早就被撕碎了。这对天文学家和物理学家来说是一场危机。
他们焦急地寻找计算中的错误。牛顿的万有引力定律错了？还是他的运动定律错了？天文学家错误地测量了星系的质量吗？经过研究，所有可能性都被排除了，除了一个。
如今，科学家们相信答案就在一种以前不为人知的物质中：暗物质。暗物质就像一团云，充满了大多数星系。这种物质非常特殊。它受到引力影响，但对可见光和所有其他电磁辐射都是不可见的。之所以称为“暗物质”，因为它既不反射也不吸收光。
暗物质增加了星系引力并解释了星系边缘恒星的轨道速度。虽然暗物质至今还没有被直接观测到，但科学家们相信它很有可能存在，主要是因为其他可能性都被排除了。
天文学家和物理学家已经想出了许多方法来寻找直接证据证实暗物质理论。这是一个21世纪物理学研究中最关键的问题。
普遍认为，暗物质占宇宙物质的85%，约占宇宙能量密度的四分之一。大多数暗物质被认为是非重子物质，但也可能有一部分由尚未发现的基本粒子组成。暗物质虽然无法直接观察，但在天体物理学观测中却明显存在，包括不能被公认的引力理论解释的引力效应，除非存在着比可见物质更多的物质。基于这个原因，大多数科学家认为暗物质在宇宙中非常丰富，并对宇宙的结构和演化产生了重大影响。
暗物质被称为“暗物质”，是因为它似乎不与可见的电磁辐射（如光）相互作用。它对整个电磁光谱都是不可见的，使得现有的天文观测仪器无法观测到它。
暗物質的存在證據主要來自以下觀測結果：星系在缺乏暗物質的情況下無法維持其當前的旋轉速度，而是會分解；重力透鏡效應；宇宙微波背景輻射；宇宙大尺度結構的形成；星系的形成與演化；星系碰撞以及星系團中星系的運動。
在標準的 Λ-冷暗物質模型中（Λ 代表宇宙學常數，用於解釋當前宇宙觀測到的加速膨脹；冷暗物質是暗物質的一個模型），宇宙的總質能包含 5% 的常規物質和能量，27% 的暗物質和 68% 的未知能量（即暗能量）。暗物質佔總質量的 85%，而暗物質加暗能量佔總質能的 95%。
參考來源：
- Wikipedia百科全書
- 天文學名
- Tianshu Wang- Rongpei Yang-astron
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