La ionizzazione del gas neutro in una nube molecolare interstellare gioca un ruolo chiave nell'evoluzione della nube, contribuendo a regolare i processi di riscaldamento e raffreddamento, la chimica e la formazione delle molecole, e accoppiare il gas a campi magnetici. Di solito la luce delle stelle fornisce questa radiazione ultravioletta, ma è per lo più limitato a regioni localizzate vicino a stelle massicce. Per la maggior parte del gas neutro nella Via Lattea, la ionizzazione è governata da raggi cosmici a bassa energia (CR), protoni o nuclei atomici in rapido movimento. Le osservazioni dirette dalla Terra possono solo sondare CR ad alta energia perché il vento solare limita la penetrazione di CR nel sistema solare, ma negli ultimi decenni, il tasso di ionizzazione CR totale è stato stimato indirettamente con osservazioni di molecole e ioni diagnostici. Quei valori, però, si basano su alcune stime incerte come l'abbondanza di specie secondarie, densità di gas, le velocità delle reazioni chimiche e, non da ultimo, la quantità delle specie molecolari dominanti, idrogeno molecolare.

La massa delle nubi molecolari è dominata dall'idrogeno molecolare. Il gas in queste nuvole è molto freddo, forse solo poche decine di gradi sopra lo zero assoluto, e le molecole di idrogeno sono nel loro stato meno eccitato. Gli urti che passano attraverso il gas possono riscaldare temporaneamente le molecole; la radiazione che poi emettono mentre si raffreddano è stata osservata per decenni. La luce ultravioletta può anche eccitare il gas a irradiarsi. Ma gli shock sono rari e le radiazioni ultraviolette non possono penetrare nelle profondità di queste nuvole fredde. I raggi cosmici possono penetrare le nuvole, e quindi dovrebbero dominare la ionizzazione e l'eccitazione dell'idrogeno molecolare.

L'astronomo CfA Shmuel Bialy ha modellato le righe di emissione dell'idrogeno molecolare nelle nuvole fredde eccitate dai raggi cosmici. Scopre che l'emissione più brillante proviene da linee con lunghezze d'onda del vicino infrarosso derivanti dalla vibrazione e dalla rotazione delle molecole. Usando i rapporti delle forze di linea, è in grado di determinare se le molecole sono state eccitate dai raggi cosmici, e determinare la loro forza. L'osservazione di queste linee nelle nuvole attraverso la galassia potrebbe determinare l'efficacia con cui i raggi cosmici penetrano nelle nuvole e limitano i processi di formazione delle nuvole, e quanto varia il flusso dei raggi cosmici tra le posizioni nella galassia.