Explicación de los brazos de las galaxias espirales.
La primera teoría admisible fue ideada por C. C. Lin y Frank Shu en 1964. Sugirieron que los brazos espirales son manifestaciones de ondas de densidad espirales.
Supusieron que las estrellas se desplazan en órbitas ligeramente elípticas y que la orientación de sus órbitas está correlacionada, esto es, las órbitas elípticas varían su orientación, unas de otras, ligeramente con el incremento de la distancia al centro galáctico, tal como se observa en el diagrama.
Estas órbitas están más cercanas en algunas áreas presentando el efecto de parecer brazos. Las estrellas no permanecen siempre en la posición en que las vemos, sino que pasan por los brazos al desplazarse en sus órbitas.
Se han propuesto hipótesis alternativas que implican ondas de formación estelar desplazándose por la galaxia; las estrellas brillantes producidas en la formación estelar mueren rápidamente, dejando regiones más oscuras tras la onda y, por tanto, haciendo esta visible.
Las galaxias espirales son colecciones enormes de miles de millones de estrellas, en las que muchas de ellas se agrupan en forma de disco, con un abultamiento esférico central con estrellas en su interior.
En el disco existen brazos más luminosos donde se concentran las estrellas más jóvenes y brillantes.
El análisis de los datos ha permitido al equipo científico descubrir algo inesperado: los bulbos de las galaxias de disco se formaron en dos oleadas. Un tercio de los bulbos en galaxias de disco se formaron en torno a un desplazamiento al rojo igual a 6.2, lo que corresponde a una época temprana del Universo, cuando este solo tenía un 5% de su edad actual, unos 900 millones de años. Esos bulbos son las reliquias de las primeras estructuras formadas en el Universo, que hemos hallado escondidas en galaxias de disco cercanas. Una característica peculiar que permite distinguir entre ambas olas es que los bulbos centrales de la primera, los más antiguos, son más compactos y densos que los formados en la segunda, más recientes.
Por otro lado, casi dos tercios de los bulbos observados presentan un valor medio del desplazamiento al rojo en torno a 1.3, lo que sugiere que su formación es mucho más reciente, correspondiente a unos cuatro mil millones de años o casi un 35% de la edad del Universo.