螺旋星系

旋涡星系是星系的类型之一，但哈伯在1936年最初的描述是星云的领域，并且列在哈伯序列，成为其中的一部分。多数的旋涡星系包含恒星的平坦、旋转盘面，气体和尘埃，和中央聚集高浓度恒星，称为核球的核心。这些通常被许多恒星构成的黯淡晕包围着，其中许多恒星聚集在球状星团内。
旋涡星系是以它们从核心延伸到星盘的螺旋结构命名。螺旋臂是恒星正在形成的区域，并且因为是年轻、炙热的OB星居住的区域，所以比周围明亮。
大约三分之二的旋涡星系都有附加的，形状像是棒子的结构，从中心的核球突出，并且螺旋臂从棒的末端开始延伸。棒旋星系相较于无棒的表兄弟的比率可能在宇宙的历史中改变，80亿年前大约只有10%有棒状构造，25亿年前大约是四分之一，直到目前在可观测宇宙（哈伯体积）已经超过三分之二有棒状构造。
在1970年代，虽然很难从地球在银河系中的位置很难观察到棒状结构，但我们的银河系已经被证实为棒旋星系 。在银河中心的恒星形成棒状结构，最令人信服的证据来自最近的几个调查，包括史匹哲太空望远镜。
包含不规则星系在内，现今宇宙中的星系有大约60%是旋涡星系。 它们大多是在低密度区域被发现，在星系团的中心则很罕见。

螺旋臂

螺旋臂是恒星从螺旋和棒旋星系从中心向外扩展的区域。这些长且薄的地区类似于螺旋，因此称这种星系为旋涡星系。当然，不同的旋涡星系类型有独特的螺旋臂结构。例如，Sc和SBc星系，有非常宽松的螺旋臂，而Sa和SBa的星系的螺旋臂则紧紧地包裹着（参考哈伯序列）。无论那种分类，螺旋臂都包含很多年轻的蓝色恒星（由于高质量密度和高的恒星形成率），使螺旋臂非常明亮。

星系核球

核球是庞大、紧凑的一群恒星，通常是指在许多旋涡星系中央聚集的恒星结构。
使用哈伯分类，Sa星系的核球通常由那些古老、红色、金属量低的恒星组成。更进一步，Sa和SBa星系的核球往往都很大。相较之下，Sc和SBc星系的核球小得多，且是由较年轻的，蓝色的恒星。一些核球具有和椭圆星系（缩小到较低的质量和亮度）相似的性质；其余只是看起来有较高密度的盘面中心，性质类似于圆盘星系。
许多核球被认为是超大质量黑洞的宿主。这些黑洞都未曾被直接观测到，但是有许多存在的间接证据。例如，在我们的银河系，.被称为人马座A*的天体就被认为是一个黑洞。黑洞的质量和核球中恒星的离散速度之间有紧密的关联性： M-sigma relation。

星系扁球体

旋涡星系中的大量恒星，要么接近单一的平面（星系平面），要不或多或少的以传统的圆轨道围绕着星系的中心（星系核心），或者在一个环绕着星系核心的扁球体。
然而，有修恒星居住在扁球晕或星系扁球体，星系晕的一种。这些恒星的轨道行为是有争议的，但是它们被描述为逆行或高度倾斜轨道，或著根本不在规则的轨道上运行。晕星可能来自陷入的小星系，它们进入旋涡星系并被吞噬。例如，人马座矮椭球星系正与银河系合并，观测显示在银河系的光晕从中获得了一些恒星。
不同于圆盘星系，晕中似乎有自由的尘埃。更进一步的比对，星系晕中的恒星是第二星族星，比在星系平面中的第一星族星表兄弟，老得多，金属量也低（类似于在核球的部分）。星系晕也包含许多球状星团。
晕星的运动不会经常有机会穿越过星系平面，但在接近太阳的附近有大量被认为属于星系晕的红矮星。例如，卡普坦星和葛罗姆布里吉1830。由于他们不规则的环绕着星系中心运动，当他们接近中心附近时，经常会展现出异常高的自行。
在2013年和2014年的论文中提出证据指出大约所有星系中的半数，实际上都有扁球体的平面结构。

最老的旋涡星系

在档案上最古老的星系是BX442。他的年龄是110亿岁，比之前发现的还要年长20亿岁。研究人员认为该星系的形状是受到同伴的矮星系引力影响造成的。基于这种假设的电脑模拟显示，BX442的螺旋结构至少持续了大约1亿年。

密度波模型

贝蒂尔·林德布拉德提出螺旋臂存在的区域是密度（密度波）增强，恒星和气体运动得比星系其它地区慢的区域。密度随着气体的进入而增加，受到挤压而诞生新的恒星，其中一些是生命期较短的蓝色恒星，使得螺旋臂较为明亮。
这种想法由林家翘和徐遐生在1964年发展成为密度波理论。

林-徐理论的历史

第一个被接受的螺旋臂结构理论是林家翘和徐遐生在1964年提出的，试图解释以不同速度回绕着星系的气体和恒星，在大尺度结构的螺旋状排列只有小振幅波动的固定角速度。他们建议螺旋臂是旋转的密度波表现：假设恒星的轨道是略呈椭圆形，而恒星轨道方向的相关变化，即椭圆方向的变化随着与星系中心距离（从一个到另一个）的增加而平稳的变化，就像图中所显示的。很显然的，椭圆轨道在某些区域靠在一起产生了螺旋的效果。恒星不会停留在我们现在看见的位置，但是在运行时会在它们的轨道位置上通过螺旋臂。

在螺旋臂有更多年轻的恒星

因为有更多的年轻恒星（并且是大质量的明亮恒星），因此螺旋臂显得特别明亮。这些质量大、明亮的恒星死亡的也快，这会在波后面的恒星分布留下黑暗的背景，因而使波可以被看见。
因此，恒星不会留在我们现在看见的位置，他们不会跟着波移动，恒星呈现的只是它们在运行轨道上的位置。

引力对齐轨道

查理斯·法兰西斯和埃里克·安德森显示从对20,000颗本地恒星（300秒差距以内）之间的引力如何相对互动的观察，这些恒星沿着螺旋臂运动，描述相互的引力如何导致轨道在对数螺线上对齐。当理论适用于气体时，气体云之间的碰撞，生成分子云，并在其中形成新恒星，并解释朝向宏观对称双螺旋的发展。

螺旋星云

"螺旋星云"曾是用以描述可见的螺旋结构星系的术语，像是涡状星系，是在理解这些物件存在于我们的银河系外之前使用的。此类物件是独立在银河系之外的星系，或在我们的银河系之内类似的星云。这个问题是威尔逊山天文台的哈罗·沙普利和利克天文台的希伯·柯蒂斯 1920年大辩论的主题。在1923年开始时，爱德温·哈伯观测了包括仙女座星云在内的几个星系的造父变星，证明它们事实上全都在我们的银河系之外。"螺旋星云"一词便已经被废弃。

银河系

银河系一度被认为是普通的旋涡星系。天文学家在1990年代才开始怀疑它是棒旋星系，他们的怀疑在2005年由史匹哲太空望远镜的观测证实，并且显示银河系中心的短棒比先前怀疑的更大。

在实验室产生的类似螺旋臂结构

当硫酸钾置于烧杯中和水一起加热，并受到控制形成漩涡时，晶体生成时形成多条类似螺旋臂的结构。