塵埃雲

1994年，德國天文學家約翰尼斯。弗朗茲。哈特曼首次獲得了有關塵埃雲的真正組成成分的知識，他測出了Delta Orionis 星的視向速度，並發現雖然有一些例外，但各種譜線仍像預測的那樣在移動時特性相同。其中代表鈣元素的譜線沒有變動，即恆星在運動中不可能在身後留下鈣元素，可是哈特曼認為，在恆星和我們之間的薄薄的基本上不運動的星際空間中，他探測到了鈣元素。

當然，星際空間的主要組成部分是氫氣。從1951年開始，美國天文學家威廉姆。韋爾森。摩根探測到了代表電離氫（氫氣變熱后使它的電子脫離了原子）的譜線。在銀河系中有一些藍白恆星，在這些藍白恆星周圍的氫氣非常熱，這些熱的氫氣形成了藍白恆星的曲線軌道，所以我們銀河系的結構不能簡單地被看做是透鏡形，它更像是一個風車，從中心部分伸出螺旋形的臂狀物。

如果只考慮可見光譜，則看不到星雲中的物質。隨著無線電天文學時代的到來，一切都變了。原來不發光的冷原子和原子化合物，現在我們可以說它們能發射較少的磁微波。

1944年第二次世界大戰時，當德國佔領荷蘭后，荷蘭天文學家亨瑞克。克里斯托弗。范。迪。胡斯特就不能像以前那樣在天文學領域內工作了，所以他只能藏起來計算冷氫原子在宇宙中的特性。他了解到這些氫原子的原子核和電子（每個氫原子只有一個電子）可以在同方向或反方向上排成行，每次當氫原子由一種形式轉換為另一種形式時，會發射波長21厘米的微波。任何一個氫原子每隔11年或更長時間才會發射這種微波，但是在宇宙中有很多氫原子，所以總有這種微波的存在。美國物理學家愛德華。繆斯。伯塞爾在1951年探測到了這種微波的發射，這樣就可以應用微波來跟蹤星際空間中不尋常的冷氫氣聚集體。

當探測微波的方法被改進后，我們就能夠探測到氣體雲的微小成分。例如，探測到了一種很少見的氫原子，這種氫原子的原子核比普通氫原子的原子核重兩倍。普通氫氣是氫1 ，更重些的叫重氫或氫2.在1966年，我們探測到了體現氫2 特徵的微波，而且還有一些證據表明，從總體上說宇宙中20%的氫氣是以氫2 的形式存在的。通過微波發射的特性可以識別原子的結合，比如說，在宇宙中僅次於氫原子可以和其他原子結合的最普遍的是氧原子。

在很長一段時間內，一個氧原子和一個氫原子可能會互相碰撞結合在一起形成一種為我們所熟悉的羥基組化合物。這樣的化合物可以發射或吸收四種波長特性的微波，其中有兩種波長的微波於1963年在雲中被觀察到。天文學家們開始承認在薄薄的星際物質中有雙原子化合物，雖然多原子化合物看起來還是不可能的。在1968年年底，水分子（兩個氫原子和一個氧原子組成）和氨分子（三個氫原子和一個氮原子組成）被探測到了。這以後，有更多更複雜的化合物被發現，它們含有一個或多個碳原子，並由此創立了天體化學。天文學家還不能確定在近乎真空的宇宙中形成的分子有多複雜，有些分子可能會由13種原子組成，但是目前只有這樣的可能，即如果我們能把探測儀送到星際雲中

（但不能送到離我們有太多光年遠的星際雲中），我們還可以探測到更複雜的化合物。