לעתים קרובות אנו חושבים על החלל כ"ריק ", אך במציאות הוא מלא בחומר. מה יש שם? אסטרונומים מזהים באופן קבוע גזים ואבק שם הצפים בין הכוכבים וישנם קרניים קוסמיות רוכסים בדרכם ממקורותיהם (לעיתים קרובות בפיצוצי סופרנובה). קרוב לכוכבים, המדיום הבין-כוכבי מושפע משדה מגנטי ורוחות כוכבים, וכמובן ממותם של כוכבים.
החלקים הריקים ביותר של המדיום הבין-כוכבי (או ISM) קרירים וקלילים. באזורים מסוימים, יסודות קיימים רק בצורה מולקולרית ולא כמולקולות רבות לכל סנטימטר רבוע כמו שתמצאו באזורים עבים יותר. האוויר שאתה נושם מכיל בתוכו יותר מולקולות מאשר אזורים אלה.
האלמנטים השכיחים ביותר ב- ISM הם מימן והליום. הם מהווים כ 98 אחוז ממסת ה- ISM; שאר ה"חומרים "שנמצאים שם מורכבים מאלמנטים כבדים יותר ממימן והליום. זה כולל את כל החומרים כמו סידן, חמצן, חנקן, פחמן ושאר "מתכות" (מה שאסטרונומים מכנים יסודות מאחורי מימן והליום).
מימן והליום וכמה כמויות קטנות של ליתיום נוצרו ה המפץ הגדול, האירוע המכונן של היקום וחומר הכוכבים (החל מהראשונים הראשונים). שאר האלמנטים היו מבושל בתוך כוכבים או נוצר ב- סופרנובה פיצוצים. כל החומר הזה מתפשט לחלל ויוצר ענני גז ואבק הנקראים ערפיליות. עננים אלה מחוממים באופן שונה על ידי כוכבים סמוכים, נסחפים בגלי הלם על ידי פיצוצי כוכבים סמוכים, וקרועים או הרוסים על ידי כוכבים שזה עתה נולדו. הם מובילים דרך שדות מגנטיים חלשים, ובמקומות מסוימים ה- ISM יכול להיות סוער למדי.
כוכבים נולדים בענני הגז והאבק, והם "אוכלים" את החומר של קני הלידה שלהם. לאחר מכן הם חיים את חייהם וכאשר הם מתים, הם שולחים את החומרים שהם "בישלו" לחלל כדי להעשיר את ה- ISM עוד יותר. אז הכוכבים תורמים עיקריים ל"חומר "של ה- ISM.
במערכת השמש שלנו, כוכבי הלכת מסתובבים במה שמכונה "המדיום הבין-פלנטרי", שהוא עצמו מוגדר על ידי היקף רוח השמש (זרם החלקיקים האנרגטיים והממגנטיים שזורם מהשמש).
ה"קצה "אליו רוח הרוח הסולרית יוצא החוצה נקרא" הליופוזה ", ומעבר לכך מתחיל ה- ISM. חשוב על השמש שלנו ועל כוכבי הלכת החיים בתוך "בועה" של מרחב מוגן בין הכוכבים.
אסטרונומים חשדו כי ה- ISM קיים הרבה לפני שבאמת נאלצו ללמוד אותו עם מכשירים מודרניים. המחקר הרציני של ה- ISM החל בראשית המאה העשרים, וככל שהאסטרונומים שיכללו את הטלסקופים והמכשירים שלהם, הם הצליחו ללמוד עוד על היסודות הקיימים שם. מחקרים מודרניים מאפשרים להם להשתמש בכוכבים רחוקים כדרך לחקור את ה- ISM על ידי לימוד אור הכוכבים כשהוא עובר בעננים הבין-כוכביים של גז ואבק. זה לא שונה מדי באמצעות אור מקוואזרים רחוקים לבחון את מבנה הגלקסיות האחרות. בדרך זו הם הבינו שמערכת השמש שלנו עוברת באזור של חלל המכונה "ענן בין כוכבים מקומי" שנמתח על פני כשלושים שנות אור. כאשר הם חוקרים ענן זה באמצעות האור מכוכבים מחוץ לענן, אסטרונומים לומדים יותר על המבנים ב- ISM הן בשכונה שלנו ומחוצה לה.