หากมองดูภาพถ่ายอวกาศจะเห็นว่า จักรวาลเต็มไปด้วยความว่างเปล่าและมีกระจุกกาแล็กซีอยู่เพียงประปราย ทว่าความเป็นจริง มีเหตุผลหลายประการที่ทำให้นักดาราศาสตร์เชื่อว่าต้องมี สสารมืด (Dark Matter) ซึ่งยังไม่สามารถตรวจจับได้ อยู่มากมายในเอกภพ ถ้าอวกาศเป็นเพียงความเวิ้งว้างว่างเปล่า กระจุกกาแล็กซีทั้งหลายก็คงไม่สามารถทรงตัวอยู่ได้ จะต้องมีอะไรที่คอยประคับประคองให้กระจุกกาแล็กซีรักษารูปทรง ไม่ให้แตกตัวไปจากกัน นักดาราศาสตร์เชื่อว่าภายในกระจุกกาแล็กซียังมีมวลอีก 10 เท่าที่เรามองไม่เห็น
ภาพที่ 1 กาแล็กซี NGC 7664
ตัวกาแล็กซีเองก็เช่นกัน หากอวกาศว่างเปล่า ทำไมสสารทั้งหลายของกาแล็กซีจึงไม่ยุบรวมกัน หรือกระจายตัวไปในอวกาศ เมื่อพิจารณาการหมุนรอบตัวเองของกาแล็กซีด้วยกฎของเคปเลอร์ข้อที่ 3 (p2/a3 = k) จะพบว่า หากมวลส่วนใหญ่ของกาแล็กซีอยู่ที่ศูนย์กลางแล้ว ความเร็วที่ปลายแขนของกาแล็กซีควรจะมีความเร็วในวงโคจรช้ากว่าบริเวณใกล้กับศูนย์กลาง ในทำนองเดียวกับการที่ดาวเคราะห์ชั้นนอกมีความเร็วในวงโคจรช้ากว่าดาวเคราะห์ชั้นใน แต่ผลจากการวิเคราะห์ความเร็วในการการหมุนรอบตัวเองของกาแล็กซีกังหัน NGC 4378, NGC 3145, NGC 1620 และ NGC 7664 (ภาพที่ 1) ดังกราฟในภาพที่ 2 แสดงให้เห็นว่า ความเร็วในวงโคจรภายในแขนกังหันไม่ว่าจะอยู่ใกล้หรือไกลจากศูนย์กลาง ไม่แตกต่างกันมากนัก แสดงให้เห็นว่ามีสสารมืดที่มองไม่เห็นโอบอุ้มแขนกังหันไว้
ภาพที่ 2 กราฟแสดงความเร็วของการหมุนรอบตัวเองของกาแล็กซีกังหัน
กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลถ่ายภาพห้วงอวกาศลึกโดยการเปิดหน้ากล้องเป็นระยะเวลานานหลายชั่วโมงเพื่อให้ได้ภาพกระจุกกาแล็กซี Abell 2218 ซึ่งอยู่ห่างไกล 5,000 ล้านปีแสง ดังในภาพที่ 3 ซึ่งมีกาแล็กซีสีเหลืองซึ่งกระจายตัวอยู่ทั่วไป และกลุ่มกาแล็กซีสีน้ำเงินซึ่งเรียงตัวเป็นอาร์ควงกลม
ภาพที่ 4 เป็นภาพแสดงมุมมองด้านข้างอธิบายให้เห็นว่า กระจุกกาแล็กซีสีเหลืองที่อยู่ด้านหน้า มีกาแล็กซีสีน้ำเงินอยู่ลึกเข้าไปข้างหลังเป็นระยะทาง 2 เท่าตัว กาแล็กซีที่อยู่ด้านหลังมีสีน้ำเงินเพราะเป็นภาพย้อนอดีตขณะที่กาแล็กซียังมีอายุน้อย จึงมีอุณหภูมิสูงแผ่รังสีคลื่นสั้น (แสงสีน้ำเงิน) ส่วนกระจุกกาแล็กซีสีเหลืองเป็นภาพใหม่กว่า (อยู่ใกล้โลกมากกว่า แสงจึงใช้เวลาเดินทางมาถึงโลกน้อยกว่า) กาแล็กซีเย็นตัวลงแล้วจึงแผ่รังสีคลื่นยาวกว่า (แสงสีเหลือง) สิ่งที่น่าสนใจในภาพนี้ก็คือ ระหว่างกลุ่มกาแล็กซีทั้งสองจะต้องมีสสารมืดที่มีความโน้มถ่วงสูงมากดึงให้อวกาศโค้ง ทำให้เรามองเห็นกาแล็กซีสีน้ำเงินที่อยู่ด้านหลังปรากฏตัวเป็นโค้งอาร์ควงกลม ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า “เลนส์ความโน้มถ่วง” (Gravitational Lensing) ซึ่งเป็นหลักฐานแสดงให้เห็นว่า สสารมืดมีอยู่จริง และภูมิอวกาศของจักรวาลมีความโค้ง แสงจึงเดินทางเป็นเส้นโค้ง
