Jag är rädd att det inte finns något svar ännu ... Problemet är att du måste känna stjärntätheten i de olika regionerna (i spiralarmarna och utanför spiralarmarna). Även om det verkligen är möjligt att ha en exakt uppskattning av massan av massiva stjärnor på grund av deras ljusstyrka, är densiteten av stjärnor med låg massa i olika regioner i galaxen mycket svårare att uppskatta. Och eftersom stjärnor med låg massa utgör de allra flesta stjärnor (se till exempel initial massfunktion som är ett mått på stjärnornas fördelning över de olika massorna), och uppskattar stjärnornas täthet i olika regioner blir väldigt osäkert.
Men just nu mäter satelliten Gaia positionen och avstånden på cirka en miljard stjärnor och andra föremål. En mycket mer detaljerad tredimensionell karta kommer att skapas med den informationen, inklusive avståndsdata för svaga stjärnor vars avstånd vi ännu inte kunde mäta. Så det finns hopp ;-)
OBS. Den första utgivningen av Gaia publicerades i september. Jag har inte hittat några papper som kunde svara på din fråga (min sökning var dock inte omfattande), men de kan komma. Naturligtvis om du har några programmeringsfärdigheter kan du själv bestämma densitetsskillnaderna från data ( tillgänglig här).
EDIT - Titta bara på data, parallaxen (och därför avståndet) saknas fortfarande för många stjärnor. Förhoppningsvis kommer detta att förändras med framtida datautgivningar.
= Jag förstår att en av anledningarna till att armarna "verkar verkliga" är bara att det finns fler ljusa unga stjärnor som bildas i armarna (på grund av högre tryck). Kanske är den faktiska densitetsskillnaden mycket låg?
Jag förväntar mig att densitetsskillnaden mellan stjärnor är ganska liten.
= Kanske är densitetsvariationen beroende på typen av stjärna eller annat material - hur är det med saker som gaser?
Densitetsvariationen skiljer sig verkligen mellan olika typer av stjärnor. Högmassstjärnor förekommer bara nära stjärnbildande regioner (dvs. i spiralarmar). Deras livslängd är så kort att de inte har tid att komma mycket långt från regionen där de bildades.
Jag förväntar mig att densitetsvariationen för gas och damm kommer att vara högre (men jag har ingen kunskap för att stödja detta).
