Deskripsi Struktur Spiral Galaksi

Morgan dan kawan-kawan pada tahun 1952 adalah yang pertama menggambarkan sketsa lengan spiral  Galaksi dengan mengukur jarak menuju region HII. Semenjak itu, objek-objek terang lainnya telah  digunakan: Cepheid panjang, gugus muda terbuka, bintang OB, dan lain-lainnya. Penjejak lengan spiral  haruslah objek-objek muda karena kita harus mengamati objek tersebut saat pembentukan bintang baru  saja terjadi sehingga lokasi region pembentukan  bintang pun tak banyak berpindah. Karena bintang  muda dapat memiliki kecepatan hingga 10 km s -1 maka usia maksimal agar objek tidak berpindah lebih  dari 1 pc dari region pembentuk bintangnya adalah beberapa kali 107  tahun. Inilah sebabnya mengapa  Cepheid periode pendek tidak dapat digunakan karena bintang progenitornya terlalu tua. 

Namun, pengamatan objek-objek ini justru dihambat oleh absorpsi antar bintang sehingga peta optis  dari struktur spiral masih terbatas hingga 2 kpc di sekitar matahari. Nama-nama untuk lengan spiral  dinamakan menurut konstelasi yang memiliki fitur  dominan, namun interpretasinya tidak demikian.  Pendapat yang sering diutarakan adalah bahwa lengan tempat matahari bukanlah lengan sejati, nama lainnya adalah “Taji Orion” (dan bukan “Lengan Orion”). Kenyataannya, struktur spiral di sekitar  matahari mungkin tak sederhana. Perlu diingat bahwa spiral berlengan dua yang kontinu dan rapi adalah  perkecualian dan bukan aturan. Kita mungkin juga tinggal dalam Galaksi dengan struktur spiral yang berantakan. 

Pemetaan selanjutnya dilakukan dengan astronomi radio, menggunakan terutama garis 21 cm. Pemetaan  dilakukan dengan menentukan jarak awan hidrogen yang memancarkan pergeseran Doppler tertentu sepanjang jarak pandang dalam arah tertentu. Kecepatan ini muncul akibat rotasi diferensial galaksi dan  interpretasi terhadap awan hidrogen bergantung pada pengetahuan akan kurva rotasi Galaksi. Pada  sebagian besar profil 21 cm, diubah menjadi pergeseran 21 cm, dapat memberikan distribusi hidrogen pada arah pandang tertentu.  Pemetaan juga pada kenyataannya tidak mudah. Persoalan serius adalah “pengerumunan kecepatan.”  Ketika kecepatan memiliki ketergantungan yang kecil terhadap jarak, kecepatan menjadi diskriminan  yang buruk. Contohnya, di sekitar bujur galaksi 0o dan 180o, kecepatan radial mendekati nol sehingga memberikan areal kosong dalam peta hidrogen. Diskriminasi juga buruk di mana kecepatan sepanjang  garis pandang menjadi ekstrim, yang terjadi di  daerah dalam lingkaran yang terletak dalam jarak  setengah jarak matahari menuju Pusat Galaksi. Persoalan lain adalah kecepatan non-sirkular yang mendistorsikan semua jarak.  

Usaha mendeskripsikan struktur spiral galaksi  dapat dilakukan dengan mencari daerah-daerah HII di  seluruh Galaksi dan mengukur jaraknya masing-masing. Adanya absorpsi antar bintang akan  mendorong pekerjaan ini dilakukan dalam region inframerah. Hal ini dapat dilakukan dengan mencari  daerah HII  melalui garis rekombinasi radio dan kemudian mengamatinya dalam panjang gelombang  inframerah. Sayangnya, bintang OB tidak terlalu  terang dalam daerah inframerah dan bahkan pada  panjang gelombang tersebut serapan masih terlalu tinggi, namun pengamatan yang sukses masih  dimungkinkan untuk bintang yang lebih cerlang dalam arah-arah lebih jernih (disebut juga “jendela”).