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氫分子很難通過紅外和無線電觀測來檢測，因此最常用於確定H <small><small>2 </small></small> 存在的分子是一氧化碳（CO）。在銀河系中，氫分子氣體在星際物質中佔不到百分之一的體積，但它依然是在太陽環繞銀河中心公轉軌道以內最密集，並且佔有大約一半質量的氣體 。 氫分子（H<small><small>2</small></small>）是分子雲中最普遍的組成物質之一。根據估計，每 1立方公分的分子雲內大約有 104 個氫分子；而在物質較密集的區域（如分子雲的核心），1cm3 內的氫分子則約有 105 個。氫分子很難被直接偵測到。通常是利用一氧化碳（CO）偵測氫分子。一氧化碳輻射的光度與分子氫質量的比例幾乎是常數 。