Como podemos dizer que a Via Láctea é uma galáxia espiral?

Da Terra, podemos distinguir facilmente o tipo de outra galáxia simplesmente observando a forma, a cor e a estrutura da galáxia quando a imaginamos. Mas, como estamos localizados dentro da Via Láctea, não podemos ter uma "visão externa". Assim, como podemos saber se estamos localizados em uma galáxia espiral ou elíptica?

Existem várias pistas.

A Via Láctea é um disco plano

O primeiro, e o mais simples, é que vivemos em um disco. Como você pode ver em imagens como as da pesquisa 2MASS na faixa de infravermelho:

Vemos claramente que estamos dentro de um disco, pois o que vemos quando olhamos ao nosso redor é um disco visto de frente. Não se parece com um elipsóide ou qualquer outra forma; parece um disco.

A Via Láctea tem braços

A outra pista forte que temos é a velocidade das estrelas da Via Láctea, podemos medir. Primeiro, vemos um movimento rotacional geral e, quando você olha atentamente para os padrões (como na imagem a seguir, ou seja, observações na faixa de rádio da Via Láctea no Observatório do Banco Verde), você pode deduzir que as estrelas são até ordenadas em espirais:

Além da resposta da @ MBR; existem outras maneiras (menos confusas) de representar os dados. Este artigo descreve o método usado; basicamente eles traçam a posição e o movimento das estrelas , ou das nuvens de hidrogênio . A distribuição de hidrogênio da nossa galáxia se parece com a seguinte:

agora há muito ruído nessas medições, mas geralmente você pode ver que o hidrogênio se agrupa em espirais.

Uma fonte adicional de evidência vem de outras galáxias espirais. Podemos ver como eles são, como são compostos e podemos ver que as evidências que temos das observações de nossa própria galáxia se encaixam nessas galáxias. Não é tão forte quanto a evidência observacional mostrada em outras partes das respostas aqui, mas as apoia.

As pistas que temos para a forma da Via Láctea são:

1) Quando você olha para o centro galáctico com o olho, vê uma tira longa e fina. Isso sugere um disco visto de ponta, em vez de um elipsóide ou outra forma. Também podemos detectar a protuberância no centro. Como vemos galáxias em espiral, que são discos com protuberâncias centrais, isso é um aviso.

2) Quando medimos as velocidades das estrelas e do gás em nossa galáxia, vemos um movimento rotacional geral maior que os movimentos aleatórios. Essa é outra característica de uma espiral.

3) A fração de gás, a cor e o teor de poeira da nossa galáxia são do tipo espiral.

Então, no geral, é um argumento bastante convincente. Certamente, temos que assumir que nossa galáxia não é completamente diferente das outras galáxias que vemos - mas suponho que uma vez que uma civilização tenha aceitado que não ocupa nenhum lugar especial no universo, argumentos sobre similaridade parecem sensatos.