발광성운은 근처에 존재하는 고온(분광형은 O ~ B)의 항성이 방출하는 자외선에 의해, 구성 성분의 수소 가스가 전리되어 원자핵과 전자의 재결합에 의한 발머 계열의 방출선을 복사한다. 이 때문에 발광성운을 전리된 수소 원자를 의미하는 H II가 존재하는 영역이라는 뜻으로, H II 영역이라고 부르기도 한다. 특별히 두드러지는 것은 Hα선(파장 656.3 nm)의 붉은 방출선이다. 이 방출선은 적외선 파장에 가까워 맨눈으로는 관측하기 힘들기 때문에, 적외선 영역을 관측하는 망원경을 통해야 볼 수 있는 발광성운도 많다.

암흑성운에서 항성이 태어나면 그 항성은 주위에 남아 있던 가스를 발광성운으로 바꾼다. 그 때문에 발광성운은 탄생한 지 얼마 되지 않은 산개 성단과 함께 관측되는 경우가 많다.

초신성 잔해를 발광성운의 일종으로 취급하기도 한다. 초신성 잔해의 경우에는 초신성 폭발때의 충격파에 의해 수소 원자가 압축 가열되거나, 싱크로트론 복사의 흡수에 의해서 수소 원자가 전리되어 빛을 발한다.

반사성운의 스펙트럼은 근처에 있는 항성과 거의 같은데, 그 이유는 항성에서 뿜는 빛이 성운을 비추고 있기 때문이다. 반사성운의 경우 발광성운과는 달리 온도가 낮은 항성 주위에도 존재한다.
초신성이 폭발할 때 충격파에 의해 압축되거나 열을 받는 것은 무엇인가?
수소 원자