通过研究星际介质中的物质，科学家希望能更多了解——
恒星及星系形成
太空之所以被称为“太空”，其实有一定的道理。恒星之间的区域真的很空——比地球上能创制的任何真空中的物质密度都还低得多。科学家把这种区域称为星际介质。虽然星际介质密度很低，但它被认为占到了银河系可见质量的至少1096。恒星嵌在星际介质中，但并未与星际介质脱离开，而且诞生于星际介质内部。从这个意义上说，星际介质就像一个生态系统。
通过记录与恒星形成有关的独特紫外光辐射（被称为莱曼阿尔法辐射），“旅行者号”就能够探索恒星诞生。迄今为止科学家一直未能在银河系中观测到这种辐射，原因是太阳辐射把它们遮蔽了。既然“旅行者号”已来到日光层的边缘，太阳风的影响在这里被星际介质阻挡，那么“旅行者号”就应该能探测到莱曼阿尔法辐射，从而有助于科学家绘制银河系中此前未被观测过的恒星形成区域图。
在自己的一生中，恒星通过核聚变过程，把轻元素转化为重元素。然后，随着恒星死亡，它们把这些重元素发回到星际介质中。这一物质交换最终决定着星系用尽自己的气体供给的快慢。通过探索这一永恒的回馈机制，科学家就能对恒星演化有更多了解。大质量恒星的死亡为星系输入大量元素，例如碳、氧和铁。随着时间推移，这会改变这些元素的丰富程度。随着这样的输入持续，恒星发射富碳分子和尘埃颗粒的比例会下降。考虑到人类是碳基生命形式，这个比例的下降也就意味着适合像人类这样的生命的材料逐步减少。
“旅行者2号”已经在对超新星的研究中建功。所谓超新星，就是恒星在到达生命末期时的爆发。当位于蜘蛛星云、距离地球大约16.3万光年的SN1987A超新星在1987年爆发时，“旅行者2号”立即调转镜头对它进行了较近距离观测。从那以后，进一步观测证明该区域持续演化。不仅恒星抛射出的材料膨胀后又冷却，尘埃和分子质量也非常显著地增长。换句话说，這就观测到了死亡恒星为星系输入物质的过程。
通过研究恒星怎样从星际介质中形成，科学家就能了解太阳和太阳系相比于宇宙中其他恒星系统来说是否常见。科学家发现，太阳系在宇宙中实际上很不寻常。这就暗示，外星生命（至少是像地球生命这样的生命）并非如科学家之前想象的可能那么常见。不仅如此，科学家有关大质量恒星与非大质量恒星之间的平衡的观点也发生了转变。
最近一系列观测表明，星际介质中低质量天体的数量很多。银河系中不仅有好几千亿颗恒星，而且有数量几乎一样多的褐矮星（比行星大、但比恒星小的一类天体）和行星质量天体。
随着两艘“旅行者号”迅速接近生命终点，科学家也把目光转向新的“阿塔卡马大型毫米天线阵”（位于智利极干燥沙漠中、由66部射电抛物面天线组成）。有了这个天线阵，科学家得以首次观测星际介质的细节。
它是宇宙中最令人难以捉摸的现象。飞到太阳系以外，我们能了解到它的什么情况？它就是——
暗物质
看起来，恒星之间存在的物质并不仅仅是气体和尘埃。要想解释将迅速旋转的银河系把持住所需的引力，如果只有可见物质的话是根本不够的。因此，应该有一些看不见的物质——暗物质潜伏在我们周围，包括星际空间。
科学家原本以为，暗物质可能只是普通物质，但因为它们太暗，所以我们看不见。这样的普通物质包括褐矮星、迷走行星和太阳质量的黑洞。这些天体被统称为马肖（MACH0s，晕族大质量致密天体的英文简称）。然而，通过其他手段应该探测得到马肖，但实际上科学家发现的马肖数量是不够的。
现在，更领先的观点是暗物质由温普（WDMP），弱相互作用大质量粒子的英文缩写）组成，而温普这种新物质形式并不符合粒子物理学的标准模式。迄今为止，不要说捕获一个温普，就连证明它们的存在都根本不可能。有一些科学家认为，研究星际介质对此可能有帮助。银河系充满宇宙射线（由超新星爆发之类的灾变事件产生的高能粒子）。当宇宙射线轰击星际尘埃和气体时，会产生大量伽玛射线。但银河系中的伽玛射线比科学家预计的要多得多，尤其是在银河系中心附近。观察这里的光谱，会发现它与温普的湮灭结果吻合。湮灭是指两个温普碰撞而产生伽玛射线。当然，有关温普的猜想是否正确，有赖于对星际介质的很好的了解。
不幸的是，“旅行者号”的发射是在温普假说被提出之前。不过，至少从理论上说，“旅行者号”可能探测得到温普湮灭所产生的粒子。有些关于暗物质的理论还涉及所谓的“暗光子”的存在。直到2008年才提出的暗光子假说认为，暗光子携带暗物质力，这与普通物质携带电磁力很像。
2015年，法国一个科学团队运用“旅行者号”的探测数据，寻找星际介质中暗光子的磁指针。虽然没有找到，但他们为暗光子特性设置了一些限制因素，因此把网收窄了。2016年，一个国际科学团队观察了暗物质的超致密微晕对星系的效应。所谓超致密微晕，是指密度极大的暗物质团块。这些科学家算出，哪怕一个星系中的暗物质中只有1%是以超致密微晕的形式存在，来自暗物质湮灭的热量也足以把我们周围星际介质中的气体全部抛射出去。这会阻止在微晕周围大约3200光年范围内形成恒星。因此，观测星际介质中这样的空隙，能成为更多了解有关暗物质分布的另一种方法。