酸、核硷基以及其他陨石中的化合物携带了在地球上非常罕见的氘以及碳、氮、氧的特定同位素，证明它们来自地球以外。PAH被认为形成于热源周围的环境，例如濒死的富含碳红巨星周围。红外线天文学也可用来估算星际物质中固态物体的组成成分，其中包含硅酸盐、富含碳的油母质类固体、水冰。这是因为和可见光会被固体颗粒散射或吸收所不同的是，红外线可通过微小的星际分子之间空隙，但在过程中有特定波长的电磁波会被吸收，成为颗粒组成成分的特征。正如无线电天文学，红外线天文学也有一定的限制，例如N分子在无线电波或红外线波段都难以被侦测到