Slučaj tamne materije
Tok galaksija kao celina
Struktura tipične spiralne galaksije.
Galaksije se najčešće nalaze u jatima tako da one osećaju gravitacione sile svojih suseda. Relativno kretanje koje nastaje usled ovih interakcija dovodi do odstupanja od kosmološkog principa koji se naziva masivni tok. Merenje neobičnih brzina omogućava kosmoloizima da izračunaju mase interagujućih galaksija. Koristeći ovakav pristup naučnici mogu da procene ukupnu količinu materije u Univerzumu.
Kada se dobijeni rezultati kombinuju sa onim koji slede iz nukleosinteze sledi da većinu Univerzuma čini ne-barionska, tamna materija. Dok je trajala rekombinacija, Univerzum se dovoljno ohladio, tako da je otpočela nukleosinteza koja je trajala samo tri minuta. Međutim, u tom periodu nisu bili proizvedeni elementi teži od litijuma, tako da su relativne brzine galaksija suviše velike da bi bile proizvedene samo barionskom materijom nastalom u procesu nukleosinteze. Zato se pretpostavlja da je u galaksijama postojala i tamna materija koja je generisala dovoljnu gravitacionu silu za opservirane relativne brzine galaksija. Takođe, nađeno je da za vreme rekombinacije barionska materija nije mogla da obezbedi potrebnu gustinu za formiranje zvezda i galaksija zbog čega je potrebno uvesti i tamnu materiju.
Gravitaciono fokusiranje
U teoriji Opšte relativnosti, Albert Ajnštajn je predvideo da putanja svetlosti može biti savijena prisustvom gravitacionog polja preko efekta koji se naziva gravitaciono fokusiranje. Ovaj fenomen je potvrdio Artur Edington tokom pomračenja Sunca 1919. godine što je bila značajna eksperimentalna potvrda Ajnštajnove teorije.
Svetlost udaljene galaksije je savijena međupoljem koje potiče
od bliskog jata.
Bilo koja velika galaksija ili jato galaksija može delovati kao gravitaciono sočivo: svetlost koju emituje objekt iza sočiva imaće karakterističnu ugaonu deformaciju i zbog slabog optičkog kvaliteta sočiva, izraženu sfernu aberaciju . Merenjem gravitacionog fokusiranja kosmolozi mogu da izračunaju masu tela u sredini kao i približnu raspodelu gustine. Ovaj metod je posebno moćan prilikom proučavanja efekata tamne materije.
