20世纪30年代,瑞士天文学家弗里茨·兹威基( Fritz Zwicky)最早提出,组成宇宙的物质要比我们实际能够看到的更多。在加州理工学院做研究期间,兹威基的研究对象是位于后发座的后发星系团、该星系团由1000多个星系组成,距离地球约3.2亿光年。让兹威基很疑惑的是,他测出的星系运动速度非常之快,但星系并没有四下散开,这说明肯定存在足够大的引力将它们束缚在一起。他估算了星系质量,并使用牛顿万有引力定律计算了星系团的总引力,结果却让他大吃一惊。星系的运动速度比星系团引力所能允许的速度快了数百倍。唯一可能的解释就是,星系团包含了看不见的物质,这些物质的质量是可见物质质量的数百倍,兹威基将这种物质称为暗物质。
当时没人相信兹威基。到了20世纪70年代,美国天文学家维拉·鲁宾( Vera rubin)正研究涡旋星系的自转曲线,即星系自传速度与到星系中心的距离之间的变化关系。在离星系中心较近的部分、她的观测结果与理论预测一致。但是在星系的外围区域星系晕,理论却与观测不符。理论预测,星系晕的自转速度应该逐渐减小,在距离非常大的时候会减小到0。但鲁宾发现星系的自转速度基本保持不变,就好像整个星系晕作为一个刚体在旋转一样。唯一可能的原因就是星系晕中有隐藏的暗物质。
