以前，很多人以為我們所處的銀河系是一個漩渦型的星系，可是近來的十幾年觀測發現這是不對的，因為銀河系的中心看起來更像是一根短棒在旋轉，所以準確地來說，銀河系應該是屬於一個棒旋星系。
通常來說，星系均會有一個轉動曲線的特徵，而這個轉動曲線，其實也叫速度曲線。以我們銀河系為例，我們正處在離銀河系中心3萬光年的一條旋轉臂上。在這條旋轉臂上，我們可以看到一些朝向我們方向運動的星體因多普勒效應的緣故而出現藍移的譜線，而離我們而去的星體的譜線就會出現紅移的現象。我們就是根據星體譜線藍移與紅移的大小來測定銀河系的轉動速度的。
根據日常生活的經驗，比如像我們的太陽系，很多人都知道離太陽越近的天體，它的運動速度也就越快，相反則是越慢。以這種經驗的認識來看，如果沒有去觀察銀河系的藍移與紅移，或許人們就會一直以為我們的銀河系也是這樣的，靠近銀河系中心的天體會以超高的速度繞著銀河系中心的那個黑洞旋轉，而旋轉臂上的天體就會以相對較慢的速度來運轉著。日常生活中，較為局部的科學認知給我們造就了這種錯誤的認識，實際上，銀河系的速度曲線並非是我們所以為的那樣的。因為根據星體譜線的藍移與紅移發現，銀河系內所有的星體，包括氣體雲等，由內至外的曲線速度都是一樣的，是一個平的轉動曲線。
所有星體的曲線速度是一樣的，這是超乎人們日常認知的現象，為什麼會這樣呢？科學家為了解釋這種現象，於是就引出了暗物質的存在，即是說，星系轉動曲線的平性說明了在星系的周邊存在著大質量的暗物質。
暗物質存在所產生的引力會影響著星系中的恆星的運動，想象一下，在銀河系外圍的星體，要它們也能擁有像銀河系內部的星體那樣的轉動速度，那得需要多大的引力牽引調動才行呢？可見我們所未能發現的那部分的暗物質的量到底會有多大。
除了星系轉動曲線的平性能證明暗物質的存在，還能證明它的存在的證據就是星系的質光比，那麼什麼叫質光比呢？那就是根據星系中的恆星質量與其某一特定波長光度的比值。
質量測量：根據動力學，即完全根據引力定律來測定一個星系的動力學質量。
光度測量：估算恆星的數量（包括黑洞中子星等大質量的天體在內）而得到光度質量，即可被觀測到的質量。
動力學質量反應的是星系真實的質量（包含暗物質在內物質），而光度質量這代表的是可被觀測的質量。這兩個質量的比值，就目前所觀測到的星系中，都是遠遠大於1的，也就是說根據動力學所測算出來的質量（包含暗物質在內）是遠遠多於可被觀測得到的質量的。
通過觀測可以發現，橢圓類的星系，即是質量均勻規則的星系，它的質光比值可達50至80，像我們銀河系這類的棒旋星系，質光比也可達20至30，而即便是不規則的星系，這個比值也有5到10倍。
可見，這質光比同時也反應出了暗物質在星系中的引力拉扯力度，暗物質量越大，引力拉扯的力度也就越大，同時星系的也就越規則。
此外，能證明有能證明暗物質存在的證據就是引力透鏡，這是一種引力場源對位於其後的天體所發出的電磁輻射所產生的會聚或者多重成像的效應。本質上，這是屬於暗物質大質量的存在所對時空造成的一種彎曲現象。
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