暗黒物質
ツビッキーは銀河団を構成する8個の銀河について視線方向の速度を測定し、毎秒 1,000 km 程度の速度分散を持つと結論した。一方、ハッブル=ルメートルの法則に基づくかみのけ座銀河団までの距離の推定値からかみのけ座銀河団の大きさを約 1 Mpc と見積もることができる。ビリアル定理によるとこれらの値から銀河団の質量は 3 × 10 14 M ⊙ {\displaystyle 3\times 10^{14}M_{\odot }} ( M ⊙ {\displaystyle M_{\odot }} は太陽質量) と見積もられ、光で観測できる銀河の質量の総和 ∼ 10 12 M ⊙ {\displaystyle \sim 10^{12}M_{\odot }} を大幅に上回る。これは「質量欠損問題 (missing mass problem)」として知られている。ツビッキーはこのことから目に見えない物質すなわち暗黒物質 (独: dunkle Materie) が存在するはずであると推測した。この成果は Helvetica Physica Acta からドイツ語で出版された。
1936年にツビッキーの同僚の Sinclair Smith はおとめ座銀河団に関して同様の解析を30個の銀河を用いて行い、ほぼ同様の結果を得た。1937年にツビッキーはこれらの成果をよりメジャーなアストロフィジカルジャーナルに投稿し、かみのけ座銀河団の質量光度比はおよそ 500 以上であり、天の川銀河における太陽系近傍の質量光度比の数百倍であると主張した。