Линии атомарного кислорода хорошо известны в спектрах многих астрономических объектов.

Также во Вселенной в обильных количествах встречается угарный газ CO, который оказывается второй по распространенности молекулой в межзвездной среде после водорода. Тем не менее, молекулярный кислород в космосе практически не наблюдается.
Так происходит из-за высокой химической активности данного элемента, благодаря которой он быстро реагирует с другими веществами. В то же время для появления молекул среда должна быть достаточно плотной, где реакции с высокой вероятностью произойдут. Более того, многие соединения кислорода, такие как вода, намерзают на составляющих межзвездную пыль твердых частицах, в результате чего они перестают эффективно излучать в спектральных линиях.