Подумав, Вера Рубин выбрала туманность Андромеды, крупную спиральную галактику, обозначаемую М31 и ближайшую, которая напоминает нашу собственную.
В 1960-е годы Рубин первой провела исследование (в котором принимал участие Форд), показавшее, что орбитальная скорость звезд в отдаленных частях галактик соответствует скорости звезд в центре галактики. В тот период считалось, что самые мощные гравитационные силы действуют там, где больше массы (то есть в центре), а в отдалении сила, наоборот, должна уменьшиться, заставляя орбиты замедляться. Также Вера Рубин с Кентом Фордом обнаружили, что скорости звезд, входящих в спиральные галактики, гораздо медленнее убывают по мере увеличения расстояния до галактического центра, нежели положено по законам механики.
Начиная исследования, Вера Рубин ожидала увидеть систему, соответствующую универсальному единому закону гравитации – чем дальше планета от Солнца, тем медленнее она движется по орбите. Если какая-то планета находится в четыре раза дальше от Солнца, чем другая, то скорость более удаленной составит половину скорости движения по орбите более близко расположенной планеты. Если планета находится в девять раз дальше, то скорость составит одну треть.
Плутон находится в сто раз дальше от Солнца, чем Меркурий, значит, скорость его вращения по орбите должна составить одну десятую скорости вращения Меркурия. Если отразить это взаимоотношение между расстоянием и скоростью на графике (чем больше удаленность, тем ниже скорость), должна получиться кривая, идущая вниз. Именно это ожидали увидеть Рубин и Форд в различных частях галактики: чем дальше звезды от центра галактики, тем медленнее будут их скорости. Все астрономы до них всегда ожидали увидеть идущую вниз кривую взаимоотношений удаленности и скорости. Но эти ученые не производили фактических наблюдений, потому что у них не было спектрографа Форда. Более того, Рубин и Форд дошли до дальних краев спирали. Скорость звезд в центре галактики и в самых дальних ее частях оказалась одной и той же – как будто бы Плутон и Меркурий двигались на одной скорости.
Рубин выступила с рассказом о результатах их совместной работы на заседании Американского Астрономического Общества в 1968 году. Первые данные совместной работы Рубин и Форд опубликовали в 1970 году – это были результаты измерений скоростей звезд и газовых облаков в туманности Андромеды. Именно при ее изучении выяснилось, что вдали от центра галактики эти скорости примерно постоянны. Через несколько лет были получены аналогичные данные для десятков спиральных галактик, а вскоре их подтвердили и другие исследователи. Джим Пиблс, упомянутый выше, очень заинтересовался их открытиями и стал использовать эти данные для дальнейшего исследования ранней Вселенной.
