Interstellair medium
Het interstellair medium (ISM) is het geheel van de materie (interstellaire materie, ook afgekort als ISM) en energie (interstellair stralingsveld) die zich tussen de sterren in een sterrenstelsel bevindt. Voor materie en straling buiten sterrenstelsels wordt de term intergalactisch medium gebruikt. De chemische samenstelling en fysische eigenschappen (temperatuur, dichtheid en dynamica) van het ISM spelen een cruciale rol in de astrofysica: sterren worden gevormd uit het ISM (zie stervorming), en sommige sterren geven aan het einde van hun levensduur via supernova-explosies materiaal terug aan het ISM. In observationele astronomie is het ISM van belang omdat het invloed heeft op de energie afkomstig van sterren (in de vorm van fotonen) die waarnemers op de aarde kan bereiken.

Interstellaire materie
Interstellaire materie komt voor in verschillende vormen:
 neutrale gasatomen
 geïoniseerd gas
 moleculair gas: van waterstof (H2) en koolstofmonoxide (CO) tot veel grotere moleculen bestaande uit honderden atomen
 plasma
 stofdeeltjes: opeenhopingen van moleculen en atomen; de afmetingen van interstellaire stofdeeltjes lopen van ongeveer een nanometer tot bijna een millimeter.

De meeste gasatomen zijn waterstofatomen (ongeveer 90%) en heliumatomen (ongeveer 10%); daarnaast zijn kleine hoeveelheden zwaardere elementen (metalen genoemd) aanwezig, zoals koolstof, stikstof en zuurstof. Het grootste deel van de massa (zo'n 99%) van de interstellaire materie bestaat uit gas (de eerste vier categorieën hierboven), de rest bestaat uit stof. De dichtheid is over het algemeen zeer laag (enkele atomen per cm³ : zie de tabel hieronder).

In onderstaande tabel worden van koud naar heet de fasen opgesomd die in het ISM voorkomen. Behalve de temperatuur wordt voor elke component ook de dichtheid en het fractioneel volume (het gedeelte van het totale volume van een wolk dat daadwerkelijk bezet wordt door deeltjes) gegeven.

Het interstellaire medium wordt normaal gesproken verdeeld in drie fases, afhankelijk van de temperatuur van het gas:
 koud (tientallen kelvin, moleculaire wolken en koud neutraal medium);
 warm (duizenden kelvin, warm neutraal/geïoniseerd medium en HII-gebieden);
 heet (miljoenen kelvin, heet geïoniseerd medium).
Dit zijn de temperatuurbereiken waarbinnen een stabiel evenwicht bereikt kan worden tussen de hoeveelheid energie die de wolk opwarmt en de hoeveelheid energie die de wolk kan afstaan om af te koelen. Dit "driefasenmodel" voor het ISM is in 1977 ontwikkeld door McKee en Ostriker. Binnen de wetenschap bestaat er nog steeds controverse over de relatieve verdeling van het ISM over deze drie fasen. Wat betreft het koude medium bestaan er opvattingen dat deze ook geïoniseerd zijn waardoor er ook daar elektrische stromen kunnen lopen: zie Plasmakosmologie

Interstellair stralingsveld
De interstellaire ruimte bevat behalve materie ook straling. Dit interstellaire stralingsveld bestaat uit verschillende componenten:
 elektromagnetische straling (fotonen)
 kosmische straling (voor het grootste deel protonen en andere geladen atoomkernen)
 magneetvelden

Interactie en verrijking
Er is in een sterrenstelsel veel interactie tussen de sterren, het interstellaire stralingsveld — dat voor een belangrijk deel geproduceerd wordt door deze sterren — en de interstellaire materie. Doordat gaswolken met een bovengemiddelde dichtheid samentrekken door hun eigen zwaartekracht, ontstaan sterren. Deze sterren verwarmen de materie in het ISM, waardoor het energie gaat uitzenden (met name in het infraroodgebied).

Aan het einde van de levensduur van een ster is er een grote kans dat via een supernova de inhoud van de ster, inclusief de zwaardere elementen zoals koolstof en stikstof en nog zwaardere metalen, weer terechtkomt in het ISM. Dit wordt verrijking van het ISM genoemd.

Astronomie