De 21 cm-lijn van waterstof is een emissielijn waarvan de golflengte (21,106 114 054 13 cm in vacuüm) in het radiogebied ligt. De emissielijn ontstaat wanneer de spin van het elektron van een waterstofatoom spontaan omklapt. Bij dit proces komt een kleine hoeveelheid energie vrij in de vorm van radiostraling. Hoewel deze overgang strikt genomen verboden is, is er toch een minieme kans dat een elektron daadwerkelijk deze overgang maakt. Omdat de hoeveelheid waterstofatomen in het interstellair medium zo gigantisch groot is, levert de som van al die zeldzame overgangen een meetbaar radiosignaal. Het was aan de hand van deze overgang dat voor het eerst de spiraalstructuur van de Melkweg werd waargenomen.