在浩瀚宇宙中，暗物质如同一位神秘的“隐形人”，虽无法被人类感官直接察觉，却凭借强大的引力作用，在星系的形成与演化中扮演着至关重要的角色。科学家们通过多种观测手段，逐步揭开了暗物质存在的证据，并不断深入探索其本质属性。
星系旋转曲线观测是验证暗物质存在的重要方法之一。当恒星和星际物质围绕星系中心公转时，其旋转速度与星系总质量密切相关。通过观测不同半径处的旋转速度，科学家可以推算出星系的总质量。然而，当他们将可见物质的质量分布与观测结果对比时，发现仅凭可见物质无法解释恒星在星系边缘的快速旋转。这一矛盾现象表明，星系中存在大量不可见的物质——暗物质，其质量远超可见物质，成为维系星系稳定的“隐形骨架”。
引力透镜效应则为研究暗物质提供了另一扇窗口。当光线经过大质量天体时，会因时空弯曲而发生偏折，类似于光线穿过凸透镜的现象。科学家通过观测星系团产生的引力透镜偏折程度，发现其远超可见物质质量所能产生的效果。这种广泛存在的偏折效应表明，暗物质在宇宙中无处不在，其分布范围可通过引力透镜数据大致推测。例如，距离地球约5亿光年的子弹星系团，在碰撞后暗物质与可见物质分离，成为暗物质独立存在的直接证据。
暗物质不仅主导了星系的形成，还深刻影响着宇宙的大尺度结构演化。科学家发现，暗物质分布密集的区域更容易形成星系团和宇宙网，而稀疏区域则相对空旷。由于可见物质引力微弱，无法在宇宙膨胀过程中聚集形成结构，暗物质的引力作用便成为物质聚集的核心引力场。宇宙网的丝状结构，正是暗物质引力聚集的直观体现。
除了上述方法，科学家还通过其他途径证实暗物质的存在。宇宙微波背景辐射观测是探测早期宇宙暗物质分布的关键手段。高精度卫星观测显示，宇宙大爆炸后残留的微波辐射因暗物质引力扰动形成微小温度起伏，通过分析这些起伏的分布模式，可计算出早期宇宙中暗物质的密度波动。
星系碰撞观测则提供了暗物质独立存在的直接证据。在碰撞过程中，暗物质因不参与电磁相互作用，不会与可见物质发生摩擦减速，而是先于可见物质穿过碰撞区域。科学家通过对比碰撞星系团中引力透镜分布与可见物质位置差异，证实了暗物质的独立存在。
宇宙大尺度结构模拟也支持暗物质的存在。上世纪90年代，科学家通过计算机模拟宇宙演化发现，仅考虑可见物质的模型无法重现观测到的宇宙结构，而加入暗物质后，模拟结果与实际观测完全吻合。这一结果进一步验证了暗物质在宇宙结构形成中的主导作用。
