1970 li yılların ortalarına gelindiğinde astronomlar spiral galaksilerin dönme (rotasyon) hızlarını güvenilir bir şekilde ölçebiliyorlardı; bu hız, galaksiye ait parçaların merkezleri etrafındaki dönmeleridir. Astronomların çoğunun hayret ettiği olay, galaksilerin dış bölgelerindeki maddenin beklenilenin üç katı kadar bir hızla dönmesidir. Bu ölçümleri yapmadan önce, astronomlar bir galaksinin toplam kütlesini onun içinde gözlenen yıldızlardan ve gazdan oluştuğunu kabul etmişlerdi. Bugün kabul gören görüşe göre bir galaksinin dış kısımlarının hızlı dönmesi, gene galaksinin dış kısımlarında yer alan büyük miktarda görünmeyen maddeden kaynaklanmaktadır. Gerçekten, Galaksimizde gözlediğimiz yıldızlar ve gaz, Galaksimizin parlak kütlesinin %10 unu teşkil eder. Bundan dolayı astronomlar oluşturdukları galaksi modellerinde, kullandıkları kütle parametresini daha büyük bir değerde kabul etmektedirler.Bu fazla kütle karanlık madde biçiminde bulunur. Galaksilerin etrafındaki karanlık maddenin varlığı ilk defa 1930 lu yıllarda galaksi kümelerinin merkezlerine yakın galaksileri inceleyen astronomlar tarafından önerilmiştir. Bu bilgi 40 yıldan daha uzun bir süre akademik bir dip not olarak kalmıştır. Fakat 1990 lı yıllarda karanlık madde bir dip not olmaktan çıkmış ve Astrofiziğin en önemli bir problemi haline gelmiştir. Astronomlar evrenin %90 dan daha büyük miktarda karanlık madde içermesini pek istememektedirler.
Galaksilerde bulunan karanlık maddenin biçimi bilinmemekte olup birçok şekilde bulunabilir. Yüksek enerji astrofiziği, evrenin ilk zamanlarında çok erken evrende egzotik temel parçacıkların oluşabileceğini söylemektedir. Bunlar, proton ve nötronlardan daha ağır elementlerdi. Üretilen bu parçacıklar bugüne kadar yaşamlarını sürdürebilmişlerse, karanlık maddenin miktarına katkıları olabilir. Bu görüşe göre galaksiler, Büyük Patlama dan sonra 1 saniye içinde oluşan cisimlerdir.
Astronomların galaksilerin oluşumları için yeterli çekim kuvvetini sağlayacak karanlık maddenin biçimi hakkında bir düşünceleri daha vardır. Fizikçiler, geçen yıllarda Galaksimizde karanlık maddeyi araştırmada etkin bir yol buldular. Galaksimizin dış halosunda yer alan gökcisimleri, Macellan Bulutsularında bulunan yıldızların gözlemlerinde etkili olmaktadır. Bu görünmeyen cisimlere MACHO ( Massive Compact Halo Objects , Büyük Kütleli Yoğun Halo Cisimleri ) denmektedir. Son zamanlarda keşfedilen bu cisimler cüce yıldızlar, Jüpiter büyüklüğünde gezegenler veya içlerinde yeterli termo-nükleer reaksiyonları başlatamayacak kütleye sahip olan kahverengi cüce yıldızlar olabilir.