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星际介质中的分子气体（主要是分子氢H2）和原子气体（主要是中性氢HI）成分是星系中重子物质的重要组成部分，它们对于星系中的各种物理过程至关重要。近年来随着观测技术的提高，分子气体和原子气体的观测结果越来越多，其中中性氢主要依靠21cm氢原子射电辐射和DLA吸收体来观测，分子氢则通过一氧化碳作为示踪分子来探测。在这些观测结果基础上，理论工作者建立了一系列模型来解释和研究星际分子一原子气体的转换，分子气体与恒星形成，分子气体和原子气体在星系形成和演化中所起的作用等，并为将来更进一步的观测提供了指导和预言。