Las galaxias espirales son llamadas así debido a su morfología, cuando vistas desde la parte superior presentan una clara estructura en espiral alrededor de un núcleo. En los registros surgen como la tipología de galaxia más común.
Las galaxias espirales tienen estrellas jóvenes y viejas, sugiriendo que no se formaron a partir de otra galaxia más antiguas o de un antiguo choque entre dos galaxias. En el núcleo existe una predominancia de estrellas más viejas y en los brazos se comprueba una mayor actividad de formación estelar. De esta forma, los núcleos de las galaxias espirales tienen una tonalidad más naranja y los brazos una tonalidad más azul.
Las galaxias espirales tienen diámetros que oscilan entre 20 mil años luz y más de 100 mil años luz. Se estima que sus masas oscilan entre 10 mil millones hasta 10 billones de veces la masa del Sol. La Vía Láctea, donde se localiza el Sistema Solar, es una galaxia espiral grande y masiva.
El núcleo que normalmente es el centro de las galaxias espirales está constituido por un gran grupo de estrellas en las proximidades. Las estrellas son, en su mayoría, estrellas viejas y pequeñas. Hay poca materia interestelar y por lo tanto no hay grandes zonas de formación de estrellas.
En el núcleo central galáctico, es frecuente la existencia de uno o más agujeros negros. En algunas galaxias espirales, los núcleos pueden presentar núcleos de formación estelar de grandes dimensiones y presentar significativas cantidades de estrellas con elevada metalicidad de núcleos de gran tamaño y tienen un número significativo de estrellas con alta metalicidad que sugieren que el proceso de formación de estrellas es sostenido por procesos todavía no comprendidos.
Los brazos de las galaxias espirales son el resultado de la compresión gravitacional de la masa del disco galáctico. Estas compresiones de gravedad causan la forma de espiral visible cuando se ve ‘desde arriba’.
En las galaxias espirales, los brazos tienen la forma aproximada de espirales logarítmicas, un patrón que se puede demostrar teóricamente, como resultado de una perturbación en una masa en rotación uniforme de las estrellas. Al igual que las estrellas, los brazos espirales giran alrededor del centro de la galaxia, con una velocidad angular constante. Se cree que los brazos espirales son áreas de materia de alta densidad, o ‘ondas de densidad’.
A medida que las estrellas se mueven a través de un brazo, la velocidad espacial de cada sistema de estrellas es modificada por la fuerza gravitacional de mayor densidad y la velocidad vuelve a la normalidad después de que la estrella sale por el otro lado del brazo. Este efecto es similar a una ‘onda’ de desaceleración moviéndose a lo largo de una calle llena de coches en movimiento. Los brazos son visibles porque la alta densidad facilita la formación de estrellas, por tanto ellos abrigan muchas estrellas jóvenes y brillantes.
La mayoría de las galaxias espirales tiene un rango lineal de estrellas en forma de barra que se extiende hacia afuera de cada lado del núcleo y después se junta a la estructura del brazo espiral. En la clasificación de Hubble, ellas son designadas por un SB, seguido de una letra minúscula (a, b o c) que indica la forma del brazo espiral, de la misma forma en que son nombradas las galaxias espirales normales.
Se cree que las barras sean estructuras temporales que pueden ocurrir como resultado de la onda de densidad que irradian desde el núcleo, o debido a la interacción de las mareas con otra galaxia. Muchas galaxias espirales barradas son activas, posiblemente como resultado de gas siendo canalizado para el núcleo a lo largo de los brazos.
La Vía Láctea es una galaxia espiral barrada grande, con cerca de 160.000 años luz de diámetro en forma de disco. Contiene alrededor de 200 mil millones de estrellas y tiene una masa total de 600 mil millones de veces la masa del Sol.
