21-Zentimeter-Strahlung, elektromagnetische Strahlung der Radiowellenlänge, die von kalten, neutralen, interstellaren Wasserstoffatomen emittiert wird. Das Wasserstoffatom besteht aus einem positiv geladenen Teilchen, dem Proton, und einem negativ geladenen Teilchen, dem Elektron. Diese Teilchen haben einen Eigendrehimpuls, der als Spin bezeichnet wird. (Dieser Spin ist jedoch keine tatsächliche physikalische Rotation; es ist vielmehr ein quantenmechanischer Effekt. Wenn die Spins der beiden Teilchen antiparallel sind, befindet sich das Atom in seinem niedrigsten Energiezustand. Wenn die Spins parallel sind, hat das Atom eine winzige Menge an zusätzlicher Energie. Im sehr kalten Raum zwischen den Sternen befinden sich die interstellaren Wasserstoffatome in einem Zustand niedrigster Energie. Kollisionen zwischen Teilchen können jedoch manchmal einige Atome anregen (was den Spin der Teilchen parallel macht), was ihnen eine winzige Menge an Energie verleiht. Nach den Regeln der Quantenmechanik strahlen solche Atome ihre erworbene Energie in Form von niederenergetischen Photonen ab, die einer Wellenlänge von 21 Zentimetern oder einer Frequenz von 1.420 Megahertz entsprechen. Dieser Übergang, der als hyperfeiner Übergang bezeichnet wird, tritt ungefähr alle 10 Millionen Jahre auf. Diese Radiostrahlung wurde 1944 vom niederländischen Astronomen H.C. van de Hulstin theoretisch vorhergesagt und 1951 von den amerikanischen Physikern Harold Ewen und Edward Purcell an der Harvard University experimentell nachgewiesen. Obwohl der Übergang sehr selten vorkommt, gibt es in der Milchstraße so viel Wasserstoff, dass eine Wasserstoffemission von 21 Zentimetern leicht zu beobachten ist. Die 21 Zentimeter große Strahlung dringt leicht in die Wolken interstellarer Staubpartikel ein, die optische Beobachtungen bis tief in das galaktische Zentrum behindern, und ermöglicht so die Kartierung der Spiralstruktur der Galaxie.