21-centymetrowe promieniowanie, promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali radiowej emitowane przez zimne, neutralne, międzygwiezdne atomy wodoru. Atom wodoru składa się z dodatnio naładowanej cząstki, protonu i ujemnie naładowanej cząstki, elektronu. Cząstki te mają swoisty moment pędu zwany spinem. (Jednak ten spin nie jest rzeczywistym obrotem fizycznym; jest raczej efektem mechaniki kwantowej.) Gdy spiny dwóch cząstek są antyrównoległe, to atom znajduje się w najniższym stanie energetycznym. Gdy obroty są równoległe, atom ma niewielką ilość dodatkowej energii. W bardzo zimnej przestrzeni między gwiazdami międzygwiezdne atomy wodoru znajdują się w stanie najniższej możliwej energii. Zderzenia między cząstkami mogą jednak czasami wzbudzać niektóre Atomy (co sprawia, że spin cząstek jest równoległy), dając im niewielką ilość energii. Zgodnie z zasadami mechaniki kwantowej takie Atomy wypromieniowują pozyskaną energię w postaci niskoenergetycznych fotonów, które odpowiadają długości fali 21 centymetrów, czyli częstotliwości 1420 megaherców. Ta przemiana, zwana przemianą nadprzeciętną, występuje mniej więcej co 10 milionów lat. Promieniowanie to zostało teoretycznie przewidziane przez holenderskiego astronoma H. C. van de Hulstina w 1944 roku i zostało eksperymentalnie wykryte przez amerykańskich fizyków Harolda Ewena i Edwarda Purcella na Uniwersytecie Harvarda w 1951 roku. Chociaż przemiana zachodzi bardzo rzadko, w galaktyce Drogi Mlecznej jest tak dużo wodoru, że 21-centymetrowa emisja wodoru jest łatwa do zaobserwowania. 21-centymetrowe promieniowanie łatwo przenika przez obłoki międzygwiezdnych cząstek pyłu, które utrudniają obserwacje optyczne w głąb centrum galaktyki, a tym samym umożliwia mapowanie spiralnej struktury galaktyki.