旋渦星系都有幾條美麗動人的長臂——旋臂，旋臂上擁擠著密集的星星和氣體塵埃。然而，旋臂的存在卻令人費解。一般說來，在引力作用下，星系應該是一個扁圓盤，不可能形成旋渦結構。即使暫時出現旋臂，在星系自轉過程中，由於靠裡面的恆星轉動得快，外邊的轉得慢，星系形成不久旋臂就會纏緊。可是從銀河系誕生到現在，太陽已經圍繞銀河中心旋轉了二十多圈，卻沒有發現旋臂纏緊。這究竟是怎麼回事呢? 密度波理論能較好地回答這個問題。

密度波是一種形象的比喻。假設有一段馬路正在翻修，路面上只留了一條窄小的通道，那麼這個地方就會顯得非常擁擠，儘管汽車還是一輛輛地過去了，如果從天空中鳥瞰，好像看到這裡一天到晚擠滿了車輛。在星系中，旋臂就好像翻修的路段，這個地方恆星比較多，引力強，所以不僅吸引了大量的氣體塵埃，而且當恆星透過這裡時，都減慢了速度，使這裡顯得擁擠，遠遠看去就呈現出旋渦狀的結構。事實上，旋臂中的恆星是不斷地運動、更替的。

密度波只是告訴我們旋渦到底是什麼，至於為什麼偏偏會形成這樣的密度分佈，還是一個沒有解開的謎。