氫21 公分譜線

質子與電子皆具有自旋，有點像正在旋轉的蛇螺(見上圖，但請小心！這種圖像並不很正確)。兩者自旋同向時的能量，略高於兩者反向時。而由較高能態，換成較低能態的同時，氫原子以電磁波的形式，放出兩能態之間相差的能量，而這種電磁波的波長約為21 公分，屬於無線電波段。

氫原子由上圖的高能態跳到低能態，平均一千一百萬年才發生一次(故有時又叫禁止線)。星際物質的溫度很低，氫原子的碰撞非常少發生，約一百萬年才有一次碰撞，所以氫原子仍有機會放出波長為21 公分的譜線。

但在冷星雲裡，氫主要以分子形式存在，氫分子能階與原子大不同，並無21 公分線。一般而言，氫21 公分線的強度很弱，偵測因難。