科学家认为，通过测量物体围绕星系转动的速度，可以找到暗物质存在的证据。根据人造卫星运行的速度和高度，就可以测出地球的总质量。根据地球绕太阳运行的速度和地球与太阳的距离，就可以测出太阳的总质量。同理，根据物体（星体或气团）围绕星系运行的速度和该物体距星系中心的距离，就可以估算出星系范围内的总质量。计算的结果发现，星系的总质量远大于星系中可见星体的质量总和，推算的结果：星系中的暗物质约占宇宙物质总量的20%到30%。
暗物质的物理组成到底是什么？科学家们早先推测它可能由一种不带电的、质量很轻的、数目繁多的中微子构成，中微子的运动速度很快，可称之热暗物质；相对的，候选者还有可能是种质量大的、运动慢、引力大的冷暗物质粒子。天文学家后来在实际的观测和计算当中发现，答案更倾向于后者。冷暗物质粒子很可能是宇宙早期遗留下来的稳定、只有弱作用的重粒子。
2003年7月28日，加拿大多伦多大学的天文学家成功测出了看不见的星系光晕。根据最新的天文学理论，这些星系由暗物质构成。多伦多大学的天文学家解释称，这些光晕的体积要比看得见的星系体积大5到8倍。
天文学家利用1亿像素的数码照相机和安装在夏威夷岛上的大功率天文望远镜，对150多万个被附近12万个星系的“引力透镜”所扭曲的遥远星系的形状进行了研究。这一研究过程持续了两年，然后又花了两年时间对所获取的数据进行处理。最后研究者指出，我们所在的星系——银河系的光晕，其质量约为太阳的8800亿倍。
爱因斯坦假设，引出暗能量
天文学家认为，暗能量在宇宙中起斥力作用，但又不能严格说其是一种斥力，只能称其为能量。宇宙大爆炸时发生膨胀，产生的能量把物质往外排斥，暗能量斥力作用的发现，使学者们认识到，宇宙不光是在膨胀，而且还是在加速膨胀。
暗能量在宇宙中更像是一种背景，让人根本感觉不到它的存在，但它确实存在，且起着非同一般的作用。有人把暗能量称为“真空能”。上世纪二三十年代，就有科学家认为真空不空，只是物理的探测仪器探测不到，“真空”中并非真的什么都没有。
对暗能量理论上的猜测可追溯到爱因斯坦时代。1915年爱因斯坦提出了广义相对论，这是自牛顿时代以来第一次出现的重力理论。1917年，爱因斯坦又将广义相对论公式应用到整个宇宙，想看看能否获得对宇宙本质的新认识，由此引出的暗能量理论。世界上的物理学家、数学家随即开始解其中的引力方程，方程有两种解，第一种解是：如果宇宙只存在引力，没有别的力作用的话，出于相互吸引，宇宙不可能静止；方程的另一种解是：宇宙爆炸的那一瞬间获得了一个初速度，向外膨胀，但由于引力作用往回拉，宇宙肯定越胀越慢，所以宇宙不是膨胀就是收缩，不可能静止。由此得出结论，宇宙不会完全静止，宇宙没有静止点。
