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Se suele subdividir en seis partes: el núcleo, el bulbo central, el disco, los brazos en espiral, el componente esférico y el halo.
Núcleo
El núcleo está situado en el centro del sistema y tiene forma de una esfera achatada que también se compone de estrellas, pero de edad avanzada y, por lo tanto, presenta un color más rojizo que el disco. Tiene un diámetro estimado de cien mil años luz y una altura de treinta mil años luz, siendo una fuente de radiación electromagnética intensa, probablemente debido a la existencia de un agujero negro en su centro. Éste está rodeado por un disco de gas a alta temperatura y partículas de polvo interestelar, que absorben la luz visible y la radiación ultravioleta.
El agujero negro central se llama Sagitario A, la masa se estima en cuatro millones de veces la masa del Sol y en su entorno parece que hay presencia de nubes de gas ionizado en movimiento rápido. Esto último explicaría la fuerte emisión de rayos X y de radiación infrarroja del núcleo galáctico.
Bulbo central
El bulbo central de la galaxia está alrededor del núcleo galáctico, su forma es esférica y se compone principalmente de estrellas viejas. Esta región de la galaxia es rica en elementos pesados.
Disco
El disco es la parte más visible de la galaxia, y esta es la estructura sobre la que descansan los brazos de la Vía Láctea, su espesor es equivalente a una quinta parte de su diámetro. Constituida por estrellas jóvenes de color azul, con nubes de polvo, gas y cúmulos estelares. Las estrellas del disco tienen un movimiento de traslación alrededor del núcleo. Todas las estrellas que vemos en el cielo nocturno, se encuentran en el disco galáctico.
Los brazos espirales
Hasta 1953 nadie conocía la existencia de los brazos espirales de la Vía Láctea. La estructura espiral estaba oculta debido al polvo interestelar y es difícil observar desde dentro de la propia galaxia.
Los dos brazos principales, Centauro y Perseo, contienen una alta concentración de estrellas jóvenes y brillantes. La Vía Láctea está clasificada como una galaxia espiral y sus ramas están en el movimiento de rotación alrededor del núcleo. Es en la parte inferior del brazo de Orión que se encuentra nuestro Sistema Solar. El Sol efectúa una rotación completa cada doscientos millones de años y se encuentra a unos 27000 años luz del centro galáctico.
Componente esférico
El disco de la vía láctea no es compacto, tiene una región central que se llama el componente esférico. Las estrellas incluidas en este son jóvenes y viejas y se distribuyen uniformemente. Esta región está rodeada por el halo.
Halo
El halo tiene una forma esférica y se compone de partículas a alta temperatura ultraexcitadas. El halo, como tal, no es observable ópticamente. Las estrellas que forman los cúmulos globulares son las más antiguas de la galaxia. Es el componente menos conocido de la Vía Láctea y se supone que su estructura es gigantesca.