化学成分和物理过程
星云的许多特征是由它们的物理状态决定的组成氢它是迄今为止含量最丰富的元素。由于历史原因，氢主要被电离的星云(H+)被称为H II区，或弥漫性星云;那些氢主要是中性的分子被标记出来H I区；和那些气体是分子形式的(H2)被称为分子云．这种区别是重要的，因为不同地区的辐射存在重大差异，因此在重要的物理条件和过程中也存在重大差异。辐射是一种波，但由一种叫做光子．每个光子都有特定的波长和携带的精确能量伽马射线(短波)携带最多的和x射线，紫外线、光学、红外，微波，无线电波按能量递减(或波长递增)的顺序排列。中性氢原子非常有效地吸收电离辐射也就是说，每光子的能量至少为13.6电子伏特(或者，相当于波长小于0.0912微米)。如果氢主要是中性的，能量高于这个就没有辐射阈值除了能量在x射线范围或以上(数千电子伏或更多)的光子外，氢可以穿透，在这种情况下，氢变得有点透明。中性氢的吸收使能量在13.6电子伏以上的辐射场突然减小到几乎为零。氢电离辐射的缺乏意味着不会离子需要比氢更多的电离能才能产生，所有元素的离子种类都局限于较低的电离阶段。在H II区域内，几乎所有的氢都电离了，因此呈现出不吸收的状态，所有能量的光子传播，以及需要高能辐射才能产生的离子(如O++)发生。
紫外光子当能量大于11.2电子伏时，氢分子(H2)变成两个H原子。在H I区域有足够的光子来阻止H的数量2从变大，但H2它形成的速度对具有合适能量的光子的数量产生了影响。此外,星际尘埃是一个相当有效的吸收光子的光学和紫外范围。在空间的某些区域，能量高于11.2伏的光子数量减少到H2不能像它在颗粒表面产生时那样快地被破坏。在这种情况下，H2成为氢的主要形式。气体是a的一部分分子云．星际尘埃在这一过程中的作用至关重要，因为H2在气相中不能有效地形成。
星际尘埃
只有地球质量的0.7%星际介质的形式是固体颗粒但这些颗粒对气体内部的物理条件有深远的影响。它们的主要作用是吸收恒星辐射;对于无法电离氢的光子和吸收线或带之外的波长，尘埃颗粒要多得多不透明的而不是气体。随着光子能量的增加，粉尘的吸收率增加，因此长波辐射(射电和远红外)能很好地穿透粉尘，近红外辐射能很好地穿透粉尘，紫外线辐射则相对较差。黑暗寒冷的分子云，里面所有的明星形成的发生，归功于尘埃的存在。除了吸收星光，尘埃还在某些条件下(通过喷射)加热气体电子由光电效应在其他条件下(因为尘埃比气体更有效地辐射能量，所以通常更冷)冷却气体。尘埃最大的化学效应是在颗粒表面提供了氢分子形成的唯一位置。它还去掉了一些重元素(特别是铁和硅)，可以作为气体的冷却剂。大多数星云的光学外观被尘埃的遮蔽效果显著地改变了。
化学作文不考虑固体尘埃，仅仅星际介质的气相，就可以从背景恒星光谱中气体产生的窄吸收线的强度来确定。气体的组成与宇宙(太阳)丰度的比较表明，几乎所有的铁，镁和硅，大部分的碳，只有一些氧气和氮都包含在尘埃中。粉尘的吸收和散射特性表明，固体颗粒部分由硅酸盐材料组成陆地石头，虽然非晶而不是水晶般的变化。谷物也有碳质成分。碳尘可能至少以两种形式出现:(1)颗粒，要么自由飞行，要么作为复合颗粒的组成部分硅酸盐(2)个体，自由浮动芳香碳氢化合物分子，其范围从70个到几百个碳原子和一些氢原子从分子的外缘悬垂或被困在分子的中间。按照惯例，这些分子被称为尘埃，因为最小的分子可能只比用a观察到的最大分子稍大一点射电望远镜．这两种尘埃成分都需要解释由尘埃产生的光谱特征。此外，还有可能身上颗粒表面的碳氢化合物。颗粒的大小从最小的碳氢化合物分子的0.0003微米到一微米的很大一部分;小颗粒比大颗粒多得多。
尘埃不能直接由低密度的纯气体物质形成，即使在相对稠密的星际云中也能找到，这被认为是一个极好的实验室真空．为了使固体凝结，气体密度必须足够高，以允许少数原子碰撞并粘在一起足够长时间，以辐射出它们的能量来冷却并形成固体。颗粒是在寒冷的外层大气中形成的超大的恒星，那里的气体密度相对较高(大约109乘以它在典型星云中的数值)。然后这些颗粒被吹出恒星的大气层辐射压力(机器的机械力光它们吸收和分散)。计算表明，折射材料，如成分以上所提出的颗粒，都应该以这种方式凝结。
有明确的迹象表明，尘埃在星际介质中由于自身和星际气体的相互作用而发生了严重的变化。尘埃的吸收和散射特性表明，在弥漫的星际介质中，比在稠密的云中有更多的小颗粒;显然，在稠密的介质中，小颗粒已经凝结成较大的颗粒，从而降低了尘埃吸收短波辐射(即紫外线，接近0.1微米)。一些元素的气相丰度，如铁、镁和镍尽管即使是在弥散气体中，这些元素中的大部分也从气体中消失了，因此被冷凝成尘埃。这些气体和尘埃的系统相互作用表明，尘埃颗粒与气体原子碰撞的速度比尘埃和气体简单地漂移在一起的速度要快得多。一定有干扰，可能本质上是磁性的，使尘埃和气体相对于彼此移动。
各种类型的星云内气体的运动显然是混乱和复杂的。有时会有大规模的流动，比如当一颗热恒星在一颗冷恒星的外缘形成时，静黑色的分子云和电离H II区在附近。在新电离区的压力急剧增加，因此电离气体通过周围的物质流出。恒星周围也有类似气泡的膨胀结构，它们将外层大气喷射成恒星风。