就像地球、太陽一樣，星系確實(shí)都在自轉(zhuǎn)。這種自轉(zhuǎn)運(yùn)動會使像銀河系這樣的螺旋星系呈現(xiàn)為扁平的圓形。就其各部分的切向速度而言，星系的自轉(zhuǎn)速度非?？?。例如，我們的太陽系在參與銀河系自轉(zhuǎn)的過程中，以每小時(shí)79.2萬公里（220公里/秒）的速度在星際空間中運(yùn)行。那么，如果星系的各個(gè)部分移動得如此之快，為什么它們看起來會像是靜止的呢？

簡單來說，這是因?yàn)樾窍荡蟮秒y以想象。從遠(yuǎn)處看，一個(gè)高速運(yùn)動的物體看起來顯得很慢，例如，天上的飛機(jī)看起來是在慢慢運(yùn)動，盡管飛機(jī)的時(shí)速可達(dá)900公里。這不是什么心理效，在一個(gè)巨大的空間中，當(dāng)物體的速度用它所要行進(jìn)的總距離的百分比來表示時(shí)，它實(shí)際上運(yùn)動得非常慢。

我們的太陽系距離銀河系中心大約2.6萬光年，所以太陽系環(huán)繞銀河系運(yùn)動一圈所需要行進(jìn)的距離是16.3萬光年，即155億億（1.55×10^18）公里。雖然太陽系正以每小時(shí)79.2萬公里的速度再空間中快速運(yùn)動，但我們環(huán)繞銀心旋轉(zhuǎn)一周仍需要大約2.2億年的時(shí)間。

就完成一次環(huán)繞銀河系的運(yùn)動而言，太陽系以每小時(shí)1000萬億分之五圈的速度繞銀心運(yùn)行。如果河外星系中存在外星文明，并且他們可以觀測到整個(gè)銀河系，由于我們的星系旋轉(zhuǎn)得非常緩慢，以至于看起來根本就沒有旋轉(zhuǎn)。同樣地，我們觀測其他星系，也無法直接看出它們的旋轉(zhuǎn)。

由于太陽以及其他恒星環(huán)繞銀心旋轉(zhuǎn)的角速度很慢，這使得我們也看不出夜空中的恒星運(yùn)動。無論我們什么時(shí)候觀測星空，恒星的相對位置都是保持恒定的。

不過，也有例外的情況。位于6光年外的巴納德星是離太陽第四近的恒星，它的自行速度非?？?。如果把巴納德星每隔五年在星空中的位置做個(gè)比較，就會發(fā)現(xiàn)它相對于背景星空出現(xiàn)了明顯的移動：

盡管如此，人的肉眼是不可能看出巴納德星的自行運(yùn)動，6光年的距離還是太遠(yuǎn)了。

雖然肉眼看不出星系的自轉(zhuǎn)，但天文學(xué)家通過對星系自轉(zhuǎn)的研究，有了意想不到的發(fā)現(xiàn)。理論上，越遠(yuǎn)離星系中心的恒星繞著星系中心旋轉(zhuǎn)的速度應(yīng)該越慢，這就像行星繞著恒星旋轉(zhuǎn)那樣遵循開普勒定律。然而，觀測結(jié)果非常令天文學(xué)家意外，因?yàn)楹阈堑墓D(zhuǎn)速度并沒有隨著距離的增加而逐漸減小，而是基本維持恒定，如下圖所示：

這是已有的理論所無法解釋的情況，因?yàn)槿绻窍颠吘壍暮阈枪D(zhuǎn)速度也很快，這些恒星就不可能會被星系束縛住，星系的結(jié)構(gòu)早就會散掉。對此的解釋有兩種，一種解釋是現(xiàn)有的引力理論有問題，需要進(jìn)行修正，修正牛頓引力理論就是一個(gè)例子。

還有一種解釋是星系中存在著一種不為人知的物質(zhì)，它們并非由質(zhì)子和中子構(gòu)成的重子物質(zhì)，這種特殊的物質(zhì)可以起到引力的作用，但基本上不會發(fā)生電磁作用，所以它們無法直接用天文望遠(yuǎn)鏡來探測，天文學(xué)家把這種物質(zhì)稱為暗物質(zhì)。暗物質(zhì)假說更受青睞，因?yàn)檫€有其他證據(jù)可以支持它們的存在。

據(jù)估計(jì)，如果宇宙中存在暗物質(zhì)，它們的含量是普通物質(zhì)的5倍。目前的理論認(rèn)為，暗物質(zhì)可能是由大質(zhì)量弱相互作用粒子構(gòu)成，這是天文學(xué)家一直在尋找的神秘粒子。我國在2015年發(fā)射了“悟空號”暗物質(zhì)粒子探測器，它的其中一個(gè)主要目標(biāo)是尋找暗物質(zhì)。如果能夠找到暗物質(zhì)，這必將是天文學(xué)的又一里程碑。