Em 1928 pesquisou sobre o problema das estranhas linhas no espectro das nebulosas planetárias e na nebulosa de Órion, observadas pela primeira vez por William Huggins na década de 1860. A nebulosa de Órion emite, entre outras cores características, um verdoso, cujo espectro não correspondia com nenhum conhecido. O espectro mostrava que as linhas espectrais deviam ser emitidas por algum elemento de pouca massa atômica, pelo qual fora inventado um elemento chamado "nebúlio" que, em teoria, seria o causador daquelas linhas espectrais. O problema disto é que estas linhas eram impossíveis de reproduzir nos laboratórios.
Contudo, Bowen não acreditava na teoria do nebúlio, e demonstrou que o espectro verdoso se originava devido à radiação que emitiam os átomos ionizados de oxigênio e nitrogênio ao passarem para níveis de menor energia. Em concreto, Bowen demonstrou que os comprimentos de onda atribuídos ao suposto nebúlio podiam ser emitidos por átomos de oxigênio duplo e triplamente ionizados, assim como por átomos de nitrogênio duplamente ionizados,[1] embora isto somente pode ocorrer na nebulosa sob estranhas condições, em regiões onde a colisão entre átomos seja pouco frequente.
