Una característica espectral del hidrógeno utilizada para diagnosticar las condiciones de las atmósferas estelares.La línea de hidrógeno, también conocida como línea de 21 cm, es una característica espectral emitida por átomos de hidrógeno neutro cuando el espín de su electrón cambia de paralelo a antiparalelo respecto al espín del protón. Esta transición es extremadamente rara, pero la enorme cantidad de hidrógeno en el universo la convierte en una herramienta poderosa para la astronomía. Se utiliza para mapear la distribución de hidrógeno neutro en las galaxias, estudiar la estructura de la Vía Láctea y sondear el universo temprano durante las edades oscuras cósmicas.
La línea de 21 cm fue predicha por Hendrik van de Hulst en 1944 y detectada por primera vez por Harold Ewen y Edward Purcell en 1951. Desde entonces se ha convertido en un pilar de la radioastronomía.
La línea de 21 cm surge del desdoblamiento hiperfino del estado fundamental del hidrógeno. Cuando un átomo emite un fotón a 1420 MHz, revela la presencia y la velocidad del gas de hidrógeno neutro. Midiendo los desplazamientos Doppler, los astrónomos pueden trazar la rotación de las galaxias y el movimiento de las nubes de gas. En las atmósferas estelares, la línea de hidrógeno se utiliza para diagnosticar las condiciones de temperatura, densidad y presión, ya que su intensidad y forma dependen de estos parámetros.
La línea de hidrógeno se utiliza en radioastronomía para mapear la estructura galáctica, en cosmología para estudiar la época de reionización y en astrofísica para caracterizar atmósferas estelares.
La línea de 21 cm es tan débil que un átomo de hidrógeno típico emite un fotón de este tipo solo una vez cada 10 millones de años, pero es detectable en todo el universo debido a la gran cantidad de átomos.
