As curvas de rotação galáctica exibem um comportamento peculiar que sugere fortemente a presença de matéria escura em um halo prolongado:

1. Curvas de rotação plana:

* Comportamento esperado: De acordo com a gravidade newtoniana, a velocidade orbital de estrelas e gás em uma galáxia deve diminuir com a crescente distância do centro galáctico. Isso ocorre porque a força gravitacional diminui com a distância e, portanto, a velocidade orbital deve cair como a raiz quadrada inversa da distância.
* Comportamento observado: No entanto, as observações mostram que as curvas de rotação galáctica permanecem surpreendentemente planas, mesmo em grandes distâncias do centro galáctico. Isso significa que as estrelas e o gás estão orbitando muito mais rápido do que o esperado com base apenas na matéria visível.

2. Discrepância entre luminosidade e massa:

* Comportamento esperado: Se considerarmos apenas a matéria visível em uma galáxia (estrelas, gás e poeira), a distribuição de massa deve corresponder intimamente na distribuição da luminosidade. Isso ocorre porque as regiões mais brilhantes de uma galáxia também devem ser as mais massivas.
* Comportamento observado: No entanto, as curvas de rotação plana observadas indicam que as galáxias devem conter muito mais massa do que pode ser explicada pela matéria visível sozinha. Essa discrepância entre luminosidade e massa sugere a existência de uma grande quantidade de matéria invisível - matéria escura.

3. Halo estendido:

* Comportamento esperado: Se a matéria escura estivesse concentrada na região central de uma galáxia, esperaríamos que a curva de rotação comece a diminuir em algum momento.
* Comportamento observado: O fato de as curvas de rotação permanecerem planas a grandes distâncias sugere que a matéria escura é distribuída em uma auréola muito maior e estendida ao redor da galáxia visível. Pensa -se que esta auréola seja muito maior que a própria galáxia visível.

em resumo: As curvas de rotação plana das galáxias, juntamente com a discrepância entre sua luminosidade e massa, sugerem fortemente a presença de uma quantidade significativa de matéria escura em um halo grande e estendido ao redor da galáxia visível. Essa matéria escura fornece a atração gravitacional extra necessária para explicar as altas velocidades observadas de estrelas e gás nas regiões externas das galáxias.