20世纪20年代，天文学家发现银河系的自转速度—即恒星绕银河系中心转动的速度—随银心距的不同而变化，其变化规律的图示形式称为银河系自转曲线。如果只考虑发光物质，实测情况和理论预言便大相径庭；一旦假设银河系广大外围区域内存在大量不发光的暗物质，这种差异就消失了。根据实测银河系自转曲线的形状，可估算出暗物质的质量要比可见物质多出将近一个数量级。目前估计银河系普通物质和暗物质的总质量约有\(2×10^{12}\)太阳质量。