1. Curve di rotazione piatta:
* Comportamento atteso: Secondo la gravità newtoniana, la velocità orbitale delle stelle e del gas in una galassia dovrebbe diminuire con l'aumentare della distanza dal centro galattico. Questo perché la forza gravitazionale diminuisce con la distanza e quindi la velocità orbitale dovrebbe cadere come radice quadrata inversa della distanza.
* Comportamento osservato: Tuttavia, le osservazioni mostrano che le curve di rotazione galattica rimangono sorprendentemente piatte anche a grandi distanze dal centro galattico. Ciò significa che le stelle e il gas stanno orbitando in orbita molto più velocemente del previsto in base alla sola questione visibile.
2. Discrepanza tra luminosità e massa:
* Comportamento atteso: Se consideriamo solo la questione visibile in una galassia (stelle, gas e polvere), la distribuzione di massa dovrebbe corrispondere da vicino alla distribuzione della luminosità. Questo perché le regioni più luminose di una galassia dovrebbero anche essere le più massicce.
* Comportamento osservato: Tuttavia, le curve di rotazione piatta osservate indicano che le galassie devono contenere molta più massa di quanto possano essere spiegate dalla sola materia visibile. Questa discrepanza tra luminosità e massa suggerisce l'esistenza di una grande quantità di materia invisibile:la materia oscura.
3. Halo esteso:
* Comportamento atteso: Se la materia oscura fosse concentrata nella regione centrale di una galassia, ci aspetteremmo che la curva di rotazione inizi a diminuire ad un certo punto.
* Comportamento osservato: Il fatto che le curve di rotazione rimangono piatte a grandi distanze suggerisce che la materia oscura è distribuita in un alone molto più grande e esteso attorno alla galassia visibile. Si pensa che questo alone sia molto più grande della stessa galassia visibile.
In sintesi: Le curve di rotazione piatta delle galassie, insieme alla discrepanza tra la loro luminosità e massa, suggeriscono fortemente la presenza di una quantità significativa di materia oscura in un alone ampio e esteso attorno alla galassia visibile. Questa questione oscura fornisce la trazione gravitazionale extra necessaria per spiegare le alte velocità osservate di stelle e gas nelle regioni esterne delle galassie.
