21 centimeter straling, elektromagnetische straling van radiogolflengte uitgezonden door koude, neutrale, interstellaire waterstofatomen. Het waterstofatoom bestaat uit een positief geladen deeltje, het proton, en een negatief geladen deeltje, het elektron. Deze deeltjes hebben een intrinsiek impulsmoment, spin genaamd. (Echter, deze spin is geen werkelijke fysieke rotatie; het is, eerder, een kwantummechanisch effect. Wanneer de spins van de twee deeltjes antiparallel zijn, dan is het atoom in zijn laagste energietoestand. Wanneer de Draaiingen parallel zijn, heeft het atoom een kleine hoeveelheid extra energie. In de zeer koude ruimte tussen de sterren bevinden de interstellaire waterstofatomen zich in een staat van laagst mogelijke energie. Botsingen tussen deeltjes kunnen echter soms sommige atomen prikkelen (waardoor de draaiing van de deeltjes parallel loopt), waardoor ze een kleine hoeveelheid energie krijgen. Volgens de regels van de kwantummechanica, dergelijke atomen stralen hun verworven energie in de vorm van lage-energetische fotonen die overeenkomen met een golflengte van 21 centimeter, of een frequentie van 1.420 megahertz. Deze transitie, een hyperfijne transitie genoemd, vindt ongeveer elke 10 miljoen jaar plaats. Deze radiografische straling werd theoretisch voorspeld door de Nederlandse astronoom H. C. van de Hulstin 1944 en werd experimenteel gedetecteerd door de Amerikaanse natuurkundigen Harold Ewen en Edward Purcell aan de Harvard University in 1951. Hoewel de overgang zeer zelden plaatsvindt, is er zoveel waterstof in het Melkwegstelsel dat de waterstofemissie van 21 centimeter gemakkelijk waarneembaar is. De straling van 21 centimeter dringt gemakkelijk door in de wolken van interstellaire stofdeeltjes die optische waarnemingen tot diep in het galactische centrum belemmeren en zo de spiraalstructuur van het melkwegstelsel in kaart kunnen brengen.