并合假说面临的主要挑战之一就是它无法解释在今天的宇宙中看到的数目众多的旋涡星系——超过一半的星系都是旋涡星系。旋涡星系的结构很脆弱，与近邻星系的相互作用很快就会破坏它的旋涡形状。也许今天我们看到的旋涡星系没有与其他星系发生过相互作用，这也是它们能够保持美丽的旋涡结构和正在进行的恒星形成的原因。

在星系一生最初的几十亿年，累积的物质在星系盘上沉淀下来。星系不断地吸积高速云和矮星系中落下的物质。这些物质主要是氢和氦。恒星的生死循环缓慢地提高2星系如何形成与演化51

暗物质——现在你既能又不能看到它暗能量——现在你既了解又不了解它我们能接收到的宇宙的大多数光要么直接来自恒星，要么是由恒星发出但在其到达地球的路途中被改变的。但有明确的证据显示确实存在我们不能直接看到的“物质”，这种暗物质正是星系以及整个宇宙的主要成分。

天文学家弗里茨·兹维基（Fritz Zwicky）通过观测后发现了星系团边缘附近星系的运动，于1933年第一次提出“失踪质量”概念。被测星系中恒星的运动速度太快了，以至于不可能只靠光学波段可见质量的引力将所有恒星束缚在一起。

暗物质的另一个标志性里程碑是对旋涡星系旋转曲线的观测。1975年，韦拉·鲁宾（Vera Rubin）发现旋涡星系的成员恒星差不多以相同的轨道速度旋转，并不是按照期望的那样，在星系可见边缘处恒星的转动会慢下来。这项研究的结果表明，星系最多可以有50%的质量是蕴含在不可见的暗晕中的。

我们不知道这些不可见物质的本质和成分。暗物质成为观测和理论天文学家热衷的前沿研究领域。对暗物质可能的构成有多种假设，其中包括褐矮星和行星（二者统称为MACHOs，即晕族大质量致密天体）、早期宇宙产生的量子黑洞、不发光的气体云、普通和有质量的中微子以及各种各样的奇异粒子，例如弱相互作用大质量粒子（WIMPs）。

威尔金森微波各向异性探测器 13（WMAP）和其他望远镜的探测结果令人沮丧，目前我们的探测技术和智力水平只能了解仅占宇宙全部物质能量4%的普通物质。其余宇宙的大约1/4(22%）为暗物质，剩下的74%是更加难以捉摸也更诡异的暗能量，关于后者我们所知更少。我们仅仅知道暗能量对宇宙施以排斥力，与星系间的引力相抗衡，这刚好能够解释最近观测到的宇宙加速膨胀。