从肉眼看，星星之间似乎什么也没有。恒星之间有什么物质吗？恒星之间是真空吗？
20世纪初，德国著名天文学家哈特曼发现了一个奇怪的现象：猎户座光谱中出现了一条由电离钙形成的暗线。猎户座8是一颗非常热的恒星，所以它的光谱中不应该有金属普线。
奇怪的是，猎户座δ是一颗光谱双星，它彼此向南旋转。它的谱线有周期性的位移，但这条电离钙谱线的波长保持不变。哈特曼提出了他自己的观点，即产生电离钙谱线的物质对地球是静止的，即恒星和地球之间存在着尘埃和气体。它们被称为星际物质，吸收恒星发出的光并产生黑色的钙线。哈特曼是正确的吗？天文学家观察了其他高温光谱双星，发现了中性钠的暗线，没有位移。这说明哈特曼的观点是正确的，星际空间中存在吸收物质。
年，另一位天文学家从另一个角度证实了星际物质的存在。瑞士天文学家特朗普是研究星团的专家。因为星团越远，亮度越暗，所以距离可以从星团的亮度计算出来。知道距离后，可以从观测到的星系团的角度直径计算出星系团的真实直径。Trumpler对开放星团的距离和大小的研究揭示了一个奇怪的结果：星团越远，星团的真实直径就越大。这个奇怪的结果间接地证实了星际空间中存在吸收光的星际物质。它们吸收星系团发出的光，使星系团的亮度变小，使我们误以为它们离得很远，从而根据夸大的距离来夸大星系团的大小。这导致了错误的结论，即星团越远，其直径越大。到目前为止，天文学家普遍承认恒星不是真空，而是充满了星际物质。
这些物质是什么？它们的化学成分是什么？天文学家做了很多观测。他们不仅观测了钙、钠、钾、铁、钛所发射的星际谱线，还观测了碳、氮、氢分子化合物所产生的星际谱线和谱带。人们还把光谱仪放在人造卫星上观察，发现了许多元素，如氧、镁和钛。由硅、磷、氯、氩和锰组成的星际线。我们知道宇宙中最丰富的元素是氢。星际空间中有氢原子吗？氢原子产生的光谱线比可见光的波长长。要探测氢，必须用射电望远镜来观察它。年，范德赫斯特还是个大学生。他的毕业论文是关于宇宙中氢原子的探测。他的理论计算表明，太空中的氢原子可以发射波长为21厘米的无线电波。然而，一个氢原子平均需要万年才能产生21厘米波长的无线电波，这是一种罕见的现象。
然而，由于星际空间中氢原子的丰度，星际氢原子21厘米的无线电波强度足以被射电望远镜探测到。年，根据范德赫斯特的建议，美国的射电天文学家接收到氢原子发出的波长为21厘米的无线电波。分析观测数据表明，星际氢原子聚集在银河系中。这些氢原子的气体温度很低，平均60K，密度也很小。每立方米空间中只有10万个氢原子。一个星际氢原子每年才与周围的氢原子碰撞一次，而地球大气中的分子每秒碰撞10亿次！
除了氢原子，天文学家还利用射电望远镜发现星际空间中有许多分子。星际分子有六七十多种。有十几种无机分子，如水、氨、一氧化碳和其他有机分子，如甲醛和乙醇。此外，还有星际尘埃，它们是直径约十分之一微米的小颗粒，主要由水冰、石墨、硅酸盐、金属等组成。星际物质在空间中的分布是不均匀的。在某些地区，星际物质特别密集，就像云一样。当天文学家过去观察恒星时，他们看到天空中有许多明亮的云状物体，称之为星云。有些星云的形状不规则，称为弥散星云。唯一肉眼可见的星云是猎户座星云，它是一个弥漫星云。有些星云有一个小的圆形或椭圆形区域，很像行星。这些星云被称为行星状星云。
不同的星云有不同的大小、密度和温度。行星状星云的直径平均为0.3光年。星云的质量约为0.2-0.6倍太阳质量。星云的密度是每立方米-亿个星云物质粒子，温度是-0K。漫反射星云的大小和质量都要大得多。例如，猎户座星云直径超过光年，质量约为5万个太阳质量，最亮的部分密度为每立方米亿个原子，温度约为K。暗星云也属于弥漫星云。据估计，暗星云中的尘埃质量约为20个太阳质量，而气体质量约为至个太阳质量。黑暗星云只有10k，因为它不能被明亮的恒星照亮。星际分子组成的星云叫做分子云，猎户座星云中有一个很大的分子云。天文学家现在相信恒星是由分子云形成的。
还有一类星云，用望远镜观测它是个小而暗的圆形暗斑，人们把它叫做球状体。星际空间还有些看不见的物质，人们认为宇宙中暗物质的质量比发光物质的质量还大。