Водород в межзвёздной среде присутствует в ионизированном состоянии из-за особенностей физического строения атома водорода и характера поля излучения в Галактике. 1

В условиях очень малой плотности вещества и чрезвычайно низкой плотности излучения вероятность поглощения светового кванта атомами межзвёздного газа довольно мала, но время от времени такие случаи всё же происходят. 1 Если энергия кванта велика, то атом ионизируется, теряет электрон и в этом состоянии находится долго, так как плотность материи мала и мало свободных электронов, с одним из которых можно было бы вновь составить нейтральный атом. 1

Также ионизация межзвёздной среды происходит под воздействием космических лучей и рентгеновского диффузного излучения. 2 Частицы космических лучей, взаимодействуя со средой, образуют электроны с очень большой энергией, которая теряется в столкновениях, приводящих к ионизации или возбуждению атомов и ионов. 2