那麼銀河係這個旋渦星係為什麼會有旋臂？有一種理論認為，在銀河係裏有一種密度波，而旋臂就生存在密度波密集的時候，即密集的波傳到旋臂的時候，就形成了恒星密集的旋臂。實際上太陽有時候就在旋臂裏，有時候又出去了。那麼有沒有觀測證據呢？是什麼樣的觀測證據呢？我們知道太陽係中有八大行星，那麼八大行星中間的空隙裏是什麼？我們過去認為是行星際物質。當太陽在銀河係的旋臂裏穿梭的時候，銀河係旋臂裏的那些物質就會進入到太陽係。因此我們在太陽係裏發現很多不是太陽係的物質，即行星際的物質。太陽在旋臂裏有時候穿進去，有時候穿出來，這個就叫做密度波理論。
密度波理論可以很好地回答為什麼會形成旋臂。但是旋臂還有一件非常有意思的事情——旋臂是銀河係裏新的恒星誕生的搖籃。每年，銀河係都會有新的恒星生成，老的恒星死去。每100年至少會有一顆星老化，但是新生的星每年就會有10顆左右。那麼這樣一些新生的星出現在什麼地方呢？就出現在銀河的旋臂上。為什麼呢？因為密度波走到旋臂的時候，它壓縮星係的物質，使得恒星的形成成為可能。
銀河是“靜”是“動”
我們知道，太陽在銀河係裏有運動。那麼銀河本身有沒有運動呢？我們需要靠觀測事實來說話。當我們觀測恒星的時候，會有一些新的發現。我們觀測了很多星的運動，其中在天空橫的方向上的運動叫做自行。還有一種運動，是在我們視線方向上的運動。比如—一輛汽車與觀測者的視線方向是一致的，就很難估計它的距離和速度，也就是汽車迎麵而來，或者背向而去的時候，看不出它走得多快。但是向著我們視線方向的運行也有辦法來觀測。什麼辦法呢？常常在外旅行的人有這樣一個經驗，坐火車的時候，如果前方有一列火車迎麵而來，這列火車的聲音就會越來越尖銳。當兩列火車互相離開的時候，聲音就會越來越鈍。也就是說，運動的兩列火車發出聲音的頻率會有變化。
同樣的道理，在觀測一顆恒星的光的時候，我們把光分解成光譜。在觀測光譜的時候我們發現，譜線會有一種運動，譜線的運動就會表示出光的頻率的變化。當一顆星接近我們的時候，譜線會發藍顏色的光，向更藍方向走一點。
當它背向我們去的時候，譜線向紅的方向走一點。這種速度我們叫做視向速度。
經過了很多年天體運行速度的各種分析以後，我們發現其實銀河係是在轉動的。
在太陽附近，銀河係轉動的速度達到每秒220千米，這是一個很高的速度。大家想一想，我們發射一個人造衛星，隻要每秒8千米的速度它就可以圍著地球轉了。但是太陽所在銀河係這一部分的旋轉速度，是每秒220千米。地球圍著太陽轉，金星、火星、木星、土星都在圍著太陽轉。在描述行星圍繞太陽運動的時候，有一個規律，叫做開普勒定理。符合開普勒定理的一種運行是隨著距離的不同速度也不同。但是銀河係自身的旋轉，既不是一個剛體的運行，鐵板一塊，又不像太陽係裏行星圍繞太陽的旋轉形式，而是在不同的地方運動的速度不一樣，為什麼呢？太陽係的天體在運行的時候，圍繞的中心是太陽。太陽離銀河係的核心還有27000光年，在這27000光年的距離內還有很多的星，這些星的質量都會彙聚到銀河係中心來計算。而這些星是不斷運動的，所以銀河係核心部分的質量在不斷地變化。它們之間的速度互相製約，比較複雜。即銀河係是由恒星構成的一個龐大的集團，它至少有1000多億顆星，還在不斷地旋轉，而這種旋轉隨著距離銀河係核心部分遠近的不一樣，旋轉的速度也不一樣。
以上證明了銀河係在旋轉，銀河係本身是一個旋渦星係，它有很多旋臂，旋臂非常有意思，是銀河係裏恒星誕生的場所。
銀河係中心是否存在黑洞
銀河係的核心還是比較大的。我們需要觀察銀河係核心，不妨在夏天沿著人馬座方向看。夏天，看南方天空就可以找到人馬座。那個地方非常亮，這就表示那個地方是銀河係的中心。銀河係中心應該有一個比較大的黑洞，為什麼呢？黑洞本身的質量非常大，引力也非常大，它可以把外麵的物質吸進去，且隻進不出。因此銀河係中心，應該有這麼一個龐大的黑洞來維持銀河係龐大的引力。那麼有什麼證據來證明銀河係核心有黑洞，而且是一個比較大的黑洞呢？在銀河係的核心部分，我們可以觀測到強烈的X線輻射，而且紅外輻射也特別強。因為，當物質高速旋轉接近黑洞，被黑洞吞掉的時候，由於運動的速度非常高，就會輻射X線。所以人們設想，銀河係的核心應該也有一個黑洞。