El pionero de los estudios de la rotación de la Galaxia y la formación de los brazos espirales fue Bertil Lindblad en 1925. Se dio cuenta de que la idea de estrellas dispuestas permanentemente en forma de espiral era insostenible. Dado que la velocidad angular de rotación del disco galáctico varía con la distancia desde el centro de la galaxia (a través de un modelo gravitacional estándar del sistema solar), un brazo radial (como un radio) se curvaría rápidamente a medida que la galaxia gira. El brazo, después de algunas rotaciones galácticas, se curvaría cada vez más y se enrollaría alrededor de la galaxia cada vez más apretado. Esto se llama el problema del devanado. Las mediciones realizadas a fines de la década de 1960 mostraron que la velocidad orbital de las estrellas en las galaxias espirales con respecto a su distancia desde el centro galáctico es más alta de lo esperado por la dinámica newtoniana, pero aún no puede explicar la estabilidad de la estructura espiral.

Desde la década de 1970, ha habido dos hipótesis o modelos principales para las estructuras espirales de las galaxias:

• Modelo de ondas de densidad: Propone que las estrellas se forman debido a ondas de densidad que se propagan a través del disco galáctico. Estas ondas actúan como zonas de compresión que desencadenan la formación estelar, manteniendo los brazos espirales a lo largo del tiempo.
• Modelo estocástico de formación estelar auto-propagante (SSPSF): Sugiere que la formación estelar es impulsada por ondas de choque en el medio interestelar, generadas por fenómenos como vientos estelares y explosiones de supernovas de generaciones anteriores de estrellas. Este proceso de retroalimentación conduce a una formación estelar autosostenida, y la rotación diferencial del disco galáctico moldea esta actividad en una estructura espiral.

El conocimiento sobre las galaxias espirales ha avanzado gracias a la evolución de la astronomía y la tecnología de observación. Sin embargo, aún existen muchas preguntas abiertas sobre su origen, estructura y composición, lo que motiva nuevas investigaciones y divulgación sobre este tema.