星际空间中漂浮的云雾状天体
星云包含了除行星和彗星外的几乎所有延展型天体。它们的主要成分是氢，其次是氮，还含有一定比例的金属元素和非金属元素。星云是由星际空间的气体和尘埃结合成的云雾状天体。星云里的物质密度是很低的，若拿地球上的标准来衡量的话，有些地方是真空的。可是星云的体积十分庞大，常常方圆达几十光年。所以，一般星云较太阳要重得多。
当人们提到宇宙空间时，我们往往会想到那里是一无所有的、黑暗寂静的真空。其实，这不完全对。恒星之间广阔无垠的空间也许是寂静的，但远不是真正的“真空”，而是存在着各种各样的物质。这些物质包括星际气体、尘埃和粒子流等，人们把它们叫做“星际物质”。星际物质与天体的演化有着密切的联系。观测证实，星际气体主要由氢和氦两种元素构成，这跟恒星的成分是一样的。人们甚至猜想，恒星是由星际气体“凝结”而成的。星际尘埃是一些很小的固态物质，成分包括碳合物、氧化物等。星际物质在宇宙空间的分布并不均匀。在引力作用下，某些地方的气体和尘埃可能相互吸引而密集起来，形成云雾状。人们形象地把它们叫做“星云”。
1758年8月28日晚，一位名叫梅西耶的法国天文学爱好者在巡天搜索彗星的观测中，突然发现一个在恒星间没有位置变化的云雾状斑块。梅西耶根据经验判断，这块斑形态类似彗星，但它在恒星之间没有位置变化，显然不是彗星。这是什么天体呢？在没有揭开答案之前，梅西耶将这类发现详细地记录下来。其中第一次发现的金牛座中云雾状斑块被列为第一号，即M1，“M”是梅西耶名字的缩写字母。梅西耶建立的星云天体序列，至今仍然在被使用。他的不明天体记录发表于1781年，引起英国著名天文学家威廉·赫歇尔的高度注意。在经过长期的观察核实后，赫歇尔将这些云雾状的天体命名为星云。由于早期望远镜分辨率不够高，河外星系及一些星团看起来呈云雾状，因此把它们也称之为星云。哈勃测得仙女座大星云距离后，证实某些星云其实是和我们银河系相似的恒星系统。由于历史习惯，某河外星系有时仍被称之为星云，例如大小麦哲伦星云，仙女座大星云等。
星云是由宇宙中的尘埃及气体所形成的，其主要成分是氢气。简单来说，可分为六类：发射星云、反射星云、暗星云、超新星遗迹、弥漫星云及行星状星云。发射星云是受到附近炽热光量的恒星激发而发光的，这些恒星所发出的紫外线会电离星云内的氢气，令到它们发光。在天空中有很多为人熟悉的发射星云，如M42猎户座大星云，其目视星等为4等，肉眼可见。它距离我们1600光年，而直径为30光年。利用小口径望远镜已能轻易观测得到气状的情况以及位于其中心部分的四合星，这四合星是在猎户座大星云中心形成的。反射星云与呈红色的发射星云不同，反射星云是靠反射附近恒星的光线而发光的，呈蓝色。反射星云的光度较暗弱，较容易观测到的例子是围绕着金牛座M45七姊妹星团的反射星云，在透明度高及无月的晚上，利用望远镜便可看到整个星团是被淡蓝色的星云包裹着的。如果气体尘埃星云附近没有亮星，则星云将是黑暗的，即为暗星云。暗星云由于它既不发光，也没有光供它反射，但是将吸收和散射来自它后面的光线，因此可以在恒星密集的银河中以及明亮的弥漫星云的衬托下发现。暗星云的密度足以遮蔽来自背景的发射星云或反射星云的光，或是遮蔽背景的恒星。天文学上的消光通常来自大的分子云内温度最低、密度最高部份的星际尘埃颗粒。大而复杂的暗星云聚合体经常与巨大的分子云联结在一起，小且孤独的暗星云被称为包克球。这些暗星云的形成通常是无规则可循的：它们没有被明确定义的外型和边界，有时会形成复杂的蜿蜒形状。巨大的暗星云以肉眼就能看见，在明亮的银河中呈现出黑暗的补丁。在暗星云的内部是发生重要事件场所，比如恒星的形成。超新星遗迹也是一类与弥漫星云性质完全不同的星云，它们是超新星爆发后抛出的气体形成的。与行星状星云一样，这类星云的体积也在膨胀之中，最后也趋于消散。最有名超新星遗迹是金星座中的蟹状星云。它是由一颗在1054年爆发的银河系内的超新星留下的遗迹。在这个星云中央已发现有一颗中子星，但因为中子星体积非常小，用光学望远镜不能看到。它是因为它有脉冲式的无线电波辐射而发现的，并在理论上确定为中子星。弥漫星云正如它的名称一样，没有明显的边界，常常呈现为不规则的形状，犹如天空中的云彩，但是它们一般都得使用望远镜才能观测到，很多只有用天体照相机作长时间曝光才能显示出它们的美貌。它们的直径在几十光年左右，密度平均为每立方厘米10～100个原子。它们主要分布在银道面附近。比较著名的弥漫星云有猎户座大星云、马头星云等。弥漫星云是星际介质集中在一颗或几颗亮星周围而造成的亮星云，这些亮星都是形成不久的年青恒星。行星状星云呈圆形、扁圆形或环形，有些与大行星很相像，因而得名，但和行星没有任何联系。不是所有行星状星云都是呈圆面的，有些行星状星云的形状十分独特，如位于狐狸座的M27哑铃星云及英仙座中M76小哑铃星云等。样子有点像吐的烟圈，中心是空的，而且往往有一颗很亮的恒星在行星状星云的中央，称为行星状星云的中央星，是正在演化成白矮星的恒星。中央星不断向外抛射物质，形成星云。可见，行星状星云是恒星晚年演化的结果，它们是如太阳差不多质量的恒星演化到晚期，核反应停止后，走向死亡时的产物。比较著名的有宝瓶座耳轮状星云和天琴座环状星云，这类星云与弥漫星云在性质上完全不同，这类星云的体积处于不断膨胀之中，最后趋于消散。行星状星云的“生命”是十分短暂的，通常这些气壳会在数万年之内便会逐渐消失。
星云的物质密度十分稀薄，主要成分是氢。根据理论推算，星云的密度超过一定的限度，就要在引力作用下收缩，体积变小，逐渐聚集成团。一般认为恒星就是星云在运动过程中，在引力作用下，收缩、聚集、演化而成的。恒星形成以后，又可以大量抛射物质到星际空间，成为星云的一部分原材料。所以，恒星与星云在一定条件下是可以互相转化的。恒星也有自己的生命史，它们从诞生、成长到衰老，最终走向死亡。它们大小不同，色彩各异，演化的历程也不尽相同。恒星与生命的联系不仅表现在它提供了光和热。实际上构成行星和生命物质的重原子就是在某些恒星生命结束时发生的爆发过程中创造出来的。
马头星云
马头星云是夜空中最好辨认的星云之一，它是一个大型暗分子云的一部分。这个有着不寻常形状的天体，是在18世纪末，从一张照片底板上发现的。星云红色的辉光，主要是星云后方被恒星所照射的氢气。暗色的马头主要来自浓密的尘埃遮掩了它后方的光，不过马颈底部左方的阴影，是马颈所造成的阴影。贯穿星云的强大磁场，正迫使大量的气体飞离星云。马头星云底部里的亮点，是正在新生阶段的年轻恒星。光约需要经过1500年，才会从马头星云传到我们这里。
