Si suponemos que toda la materia que sólo es visible en los sistemas de estrellas (materia bariónica), entonces no somos capaces de dar cuenta de cómo giran las galaxias. Del mismo modo, tenemos problemas tratando de calcular el movimiento de un cúmulo de galaxias, o la tasa de expansión del universo. Parece como si hay más interacción gravitatoria sucede que sólo la materia que podemos ver. Así, postulamos algo que se llama "materia oscura" que es esencialmente la materia que ejerce la fuerza gravitacional, pero no es visible para nosotros, ya que no se puede ver (de cualquier forma de radiación electromagnética). Otras observaciones tales como lentes gravitacionales (la curvatura de luz alrededor de un objeto pesado), debido a la invisible/objetos oscuros indican también la existencia de la materia oscura.
Como para que usted la pregunta de por qué esta masa es que no se encuentra en los agujeros negros... Si esta masa se encontraban en un agujero negro, sería muy localizada. También, (super)enormes agujeros negros que se encuentran generalmente en el centro de las galaxias, mientras que para explicar los efectos observados, necesitamos la materia oscura a ser muy muy difundida a todos alrededor de la galaxia, y algunos de entre galaxias. Hemos de tener en cuenta las interacciones gravitacionales debido a la masa que tales agujeros negros pueden tener y atribuyen el resto de la discrepancia a la materia oscura.
Como siempre, la página de Wikipedia sobre la materia oscura da más detalles si usted está interesado.