La ionización del gas neutro en una nube molecular interestelar juega un papel clave en la evolución de la nube, ayudando a regular los procesos de calentamiento y enfriamiento, la química y la formación de moléculas, y acoplar el gas a campos magnéticos. Por lo general, la luz de las estrellas proporciona esta radiación ultravioleta, pero se restringe principalmente a regiones localizadas cerca de estrellas masivas. Para la mayor parte del gas neutro en la Vía Láctea, La ionización se rige por rayos cósmicos (CR) de baja energía, protones de movimiento rápido o núcleos atómicos. Las observaciones directas desde la Tierra solo pueden sondear CR de alta energía porque el viento solar restringe la penetración de CR en el sistema solar, pero en las últimas décadas, la tasa de ionización CR total se ha estimado indirectamente con observaciones de moléculas e iones de diagnóstico. Esos valores, sin embargo, se basan en algunas estimaciones inciertas como la abundancia de especies secundarias, densidades de gas, las tasas de reacciones químicas y no menos importante, la cantidad de la especie molecular dominante, hidrógeno molecular.

La masa de las nubes moleculares está dominada por el hidrógeno molecular. El gas en estas nubes es muy frío tal vez solo unas pocas decenas de grados por encima del cero absoluto, y las moléculas de hidrógeno están en su estado menos excitado. Los choques que atraviesan el gas pueden calentar temporalmente las moléculas; la radiación que luego emiten al enfriarse se ha visto durante décadas. La luz ultravioleta también puede hacer que el gas se irradie. Pero los choques son raros y la radiación ultravioleta no puede penetrar en las profundidades de estas frías nubes. Los rayos cósmicos pueden penetrar las nubes, y por lo tanto se espera que dominen la ionización y excitación del hidrógeno molecular.

El astrónomo de CfA Shmuel Bialy ha modelado las líneas de emisión de hidrógeno molecular en nubes frías excitadas por rayos cósmicos. Encuentra que la emisión más brillante proviene de líneas con longitudes de onda del infrarrojo cercano que surgen de la vibración y rotación de las moléculas. Usando las proporciones de las resistencias de la línea, es capaz de determinar si los molulos han sido excitados por rayos cósmicos, y determinar su fuerza. La observación de estas líneas en las nubes a lo largo de la galaxia podría determinar la eficacia con la que los rayos cósmicos penetran en las nubes y restringen los procesos de formación de nubes. y cuánto varía el flujo de rayos cósmicos entre ubicaciones en la galaxia.