En una galaxia como nuestra Vía Láctea, existe muy poco espacio que esté realmente vacío. Los aparentes desiertos entre las estrellas están llenos de nubes de gas y de polvo, aunque muy enrarecidas e invisibles en condiciones normales. Muchas de tales nubes únicamente pueden detectarse porque impiden el paso de la luz de objetos mas distantes, o solo se hacen visibles, en forma de lo que se llama nebulosa, cuando la luz de estrellas cercanas a ellas las ilumina.
Casi cualquier objeto no estelar difuso que se observe en una galaxia puede ser considerado una nebulosa, pero existen cuatro tipos principales de éstas. Las nebulosas planetarias, son las de menor tamaño, por lo general; relativamente compactas, se componen de los restos de estrellas agonizantes.
Los otros tres tipos son nubes de materia mucho mayores y mas difusas, que forman nebulosas oscuras, de reflexión y de emisión. Una nebulosa oscura es, como el nombre sugiere, una nube de gas y polvo que sólo resulta visible porque obstruye el paso de la luz de otros cuerpos, sean otras nebulosas o estrellas mas lejanas. El mas famoso ejemplo es la nebulosa de la Cabeza de Caballo, en Orion, una perfecta silueta de una pieza de ajedrez situada, como a propósito, delante de un velo de gas resplandeciente.
No obstante, la Cabeza de Caballo no es en absoluto la mayor nebulosa oscura, ni la mas destacable. La Gran Grieta de Cygnus, en el hemisferio norte, y la del «Saco de Carbon», en la Cruz del Sur empeñan la luz de las pálidas nubes de estrellas de la Vía Láctea y son mucho mas reconocibles.
Tanto las nebulosas de reflexión como las de emisión son luminosas, aunque por diferentes razones. Las primeras se producen donde las partículas de polvo esparcidas en la nube de gas reflejan y «esparcen» la luz de las estrellas. El efecto es muy parecido a cómo la atmósfera terrestre dispersa la luz del Sol, y también lo es el resultado. Como la luz azul de longitud de onda corta se dispersa más fácilmente que la de longitudes de onda mas largas, como la roja, la nebulosa en si suele tener un tono azulado, mientras que la luz de las estrellas de su interior se tiñe ligeramente de amarillo por la perdida de cierta luz azul.
En contraste, la nebulosa de emisión emite luz propia, si bien ésta procede también de estrellas, en último termino. Las estrellas jóvenes calientes emiten, en muchos casos, una radiación intensa de alta energía que, en su mayor parte, queda en el ultravioleta, más allá del espectro de luz visible. Cuando una de tales estrellas está rodeada de una nube de gas, los átomos o moléculas de este pueden absorber energía de la radiación, pasando brevemente a un estado «excitado».
Sin embargo, este estado no dura mucho y las partículas de gas vuelven a perder su energía emitiendo una cascada de ondas lumínicas cuya energía y cuyo color vienen determinados por su estructura interna.
Este mismo principio determina el color de la luz emitida por una bombilla de neón. Analizando las diferentes energías de la radiación producida por una nebulosa de emisión, los astrónomos pueden determinar los diferentes átomos y moléculas de gases que la componen.
Las nebulosas de emisión constituyen las más extensas y espectaculares de nuestros cielos: los detectores sensibles a sus ondas y las exposiciones fotográficas largas pueden revelar una asombrosa variedad de colores en su seno. Sin embargo, la mayoría de las grandes nebulosas son híbridas de nubes oscuras, de reflexión y de emisión. Constituyen la materia prima de nuestra galaxia y del universo en conjunto, pues son el material del que se originan las estrellas. (Ver categoría de Nebulosas)