暗物质存在的一个重要证据来自于1970年鲁宾ve
arubi
和福特ke
tfo
d对仙女座大星云中星体旋转速度的研究。利用高精度的光谱测量技术，他们可以探测到远离星系核区域的外围星体绕星系旋转速度和距离的关系。
按照牛顿万有引力定律，如果星系的质量主要集中在星系核区的可见星体上，星系外围的星体的速度将随着距离而减小。
但观测结果表明在相当大的范围内星系外围的星体的速度是恒定的。这意味着星系中可能有大量的不可见物质并不仅仅分布在星系核心区，且其质量远大于发光星体的质量总和。1973年罗伯兹srobe
ts和罗兹ahrots运用21厘米特征谱线观测技术探测仙女座大星云外围气体的速度分布，也从另一角度证实了这一结论。
1980年代，出现了一大批支持暗物质存在的新观测数据，包括观测背景星系团时的引力透镜效应，星系和星团中炽热气体的温度分布，以及宇宙微波背景辐射的各向异性等。暗物质存在这一理论已逐渐被天文学和宇宙学界广泛认可。
根据已有的观测数据综合分析，暗物质的主要成分不应该是目前已知的任何微观基本粒子。当今的粒子物理学正在通过各种手段努力探索暗物质粒子属性。
尽管暗物质尚未被直接探测到，但已经有大量证据表明其大量存在于宇宙中，例如，
星系旋转曲线与弥散速度分布
星系旋转曲线描述了漩涡星系中可见天体的环绕速度和其距离星系中心距离的关系。根据对漩涡星系中可见天体质量分布的观测以及万有引力定律的计算，靠外围的天体绕星系中心旋转的运动速度应当比靠中心的天体更慢。
然而对大量漩涡星系旋转曲线的测量表明，外围天体的运行速度与内部天体近乎相同，远高于预期。
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