21 centiméteres sugárzás, hideg, semleges, csillagközi hidrogénatomok által kibocsátott rádió hullámhosszú elektromágneses sugárzás. A hidrogénatom egy pozitív töltésű részecskéből, a protonból és egy negatív töltésű részecskéből, az elektronból áll. Ezeknek a részecskéknek van némi belső szögimpulzusuk, az úgynevezett spin. (Ez a spin azonban nem tényleges fizikai forgatás; inkább kvantummechanikai hatás.) Amikor a két részecske pörgetése párhuzamos, akkor az atom a legalacsonyabb energiaállapotban van. Amikor a pörgetések párhuzamosak, az atom kis mennyiségű extra energiával rendelkezik. A csillagok közötti nagyon hideg térben a csillagközi hidrogénatomok a lehető legalacsonyabb energiájú állapotban vannak. A részecskék közötti ütközések azonban időnként gerjeszthetnek néhány atomot (ami a részecskék centrifugálását párhuzamossá teszi), kis mennyiségű energiát adva nekik. A kvantummechanika szabályai szerint az ilyen atomok alacsony energiájú fotonok formájában sugározzák megszerzett energiájukat, amelyek 21 centiméter hullámhossznak vagy 1420 megahertz frekvenciának felelnek meg. Ez az átmenet, az úgynevezett hiperfinom átmenet, nagyjából minden 10 millió év. Ezt a rádiósugárzást H. C. Van De Hulstin Holland csillagász elméletileg megjósolta 1944-ben, és Harold Ewen és Edward Purcell amerikai fizikusok kísérletileg észlelték a Harvard Egyetemen 1951-ben. Bár az átmenet nagyon ritkán fordul elő, a Tejútrendszerben annyi hidrogén van, hogy a 21 centiméteres hidrogénkibocsátás könnyen megfigyelhető. A 21 centiméteres sugárzás könnyen behatol a csillagközi porszemcsék felhőjébe, amelyek akadályozzák az optikai megfigyeléseket a galaktikus központ mélyén, és így lehetővé teszi a galaxis spirálszerkezetének feltérképezését.