La molécule O2 est certainement présente dans l'atmosphère solaire, bien qu'en très petite quantité car l'oxygène se trouve plutôt dans les molécules CO, OH ou encore sous forme atomique. Cela, conjugué au fait que les bandes spectrales de cette molécule sont très faibles, explique qu'elle reste pratiquement inobservable dans le soleil ou d'autres étoiles. Mais on voit dans le soleil plusieurs molécules dont certaines, comme CH, sont plus fragiles que O2. Il y a même un peu d'eau (H2O) dans les taches solaires, dont la température est inférieure (environ 4000 K) à celle du reste de la photosphère (5800 K). La présence d'une molécule dans une atmosphère stellaire est évidemment d'autant moins probable que cette atmosphère est chaude. Cela dépend en particulier de l'énergie de dissociation de la molécule (5.08 eV pour O2, et 3.47 eV pour CH, par exemple), mais aussi de l'abondance des atomes qui la constitue et de la compétition des autres molécules (la formation de CO, par exemple, "vole" des atomes d'oxygène qui autrement seraient disponibles pour former O2). On commence à voir le CH dans les étoiles de type F0 (vers 7000 K), mais de nombreuses molécules se manifestent dans les spectres d'étoiles plus froides: OH, TiO, CN, ZrO, MgH, C2, NH, N2, CaH, HF...
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Cette réponse a été préparée par Pierre.North@obs.unige.ch