Un profesor de astrofísica me dijo que la densidad de gas promedio es aproximadamente un 5% más alta en los brazos espirales que en el resto del disco de la galaxia. No puedo encontrar una referencia rápidamente. Otras formas de densidad de energía (estrellas, materia oscura, energía oscura) deberían ser relativamente suaves en todo el disco galáctico. La densidad de la radiación electromagnética variaría dentro y fuera de los brazos espirales, pero esta densidad de energía es mucho más baja que la densidad de energía de la materia.
Los brazos espirales son ondas de densidad que viajan a través del disco que comprimen el gas interestelar en solo un pequeño porcentaje. Este pequeño aumento de densidad es suficiente para provocar la formación de nuevas estrellas, y las nuevas estrellas brillantes son las que hacen que los brazos espirales sean más brillantes que el resto del disco. Las estrellas más longevas (como nuestro Sol) entran y salen de los brazos espirales al igual que las moléculas de agua entran y salen de las ondas de agua. De hecho, el Sol ha orbitado toda la galaxia unas 22 veces (aproximadamente una vez cada 200 millones de años durante los últimos 4.500 millones de años).
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