天文学家在研究银河系时发现，它在以很高的速度旋转，按照对银河系中恒星等物质具有的质量所产生的万有引力，相对于银河系10万光年的直径在这样的旋转速度下要保持稳定需要的引力是远远不够的。如果没有其它物质提供引力，银河系应该早就飞散了。还有天文学者在观测许多星团时发现，这些星团中恒星的运动速度更高，相对于这些星团的体积，如果没有其他的引力，这些星团也不可能稳定地存在。另外，理论物理在研究宇宙大爆炸后宇宙的演化规律时对所产生物质的分析也确认目前人类所能观测到的物质的数量不够。由此，天文学家确认，宇宙中除了我们观测到的恒星、星云外应该还有人类没有观测到的其他物质存在，称其为暗物质。正是这些目前还无法探测到的物质为星系提供了强大的引力场，让类似银河系这样的园盘状星系，以及球状星团保持目前的稳定状态。

    科学家根据宇宙的膨胀速度，维持星系的完整性需要的质量等宇宙现有形态计算出，宇宙中暗物质的质量远多于我们所了解的恒星等可见物质的质量，暗物质的质量大约是可见物质质量的6倍。天文学家和理论物理学家经过长期的研究认为，暗物质可能主要由几乎没有质量，却数量极大的中微子，已经燃烧尽的死亡恒星，也许还有黑洞组成。有位科学家曾举例说，暗物质就如果我们在夜晚看一坐大山，我们只能看见山中错落有致地散布着灯光的住房，就是相当于恒星，却无法看到房屋是处在大山之中。

    近年来的大量宇宙观测越来越清楚地证明了暗物质的存在。从广义相对论中知道，重力场可以使光线弯曲，天文学家已经观测到了遥远恒星的光线在没有其他可见星系质量影响下，却产生了弯曲；还观测到遥远恒星的超新星爆炸的亮度比正常情况下明亮，说明这些光线在通过宇宙中的暗物质时，产生了透镜效应，被放大了。这些观测都对暗物质的存在起到很好的佐证。

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