Спектральная особенность водорода, используемая для диагностики условий в атмосферах звёзд.Линия водорода, также известная как линия 21 см, представляет собой спектральную особенность, излучаемую нейтральными атомами водорода при перевороте спина электрона с параллельного на антипараллельное относительно спина протона. Этот переход чрезвычайно редок, но огромное количество водорода во Вселенной делает его мощным инструментом астрономии. Она используется для картирования распределения нейтрального водорода в галактиках, изучения структуры Млечного Пути и исследования ранней Вселенной в период космических тёмных веков.
Линия 21 см была предсказана Хендриком ван де Хюлстом в 1944 году и впервые обнаружена Гарольдом Юэном и Эдвардом Пёрселлом в 1951 году. С тех пор она стала краеугольным камнем радиоастрономии.
Линия 21 см возникает из-за сверхтонкого расщепления основного состояния водорода. Когда атом излучает фотон на частоте 1420 МГц, это указывает на наличие и скорость нейтрального водородного газа. Измеряя доплеровские сдвиги, астрономы могут проследить вращение галактик и движение газовых облаков. В атмосферах звёзд линия водорода используется для диагностики температуры, плотности и давления, так как её сила и форма зависят от этих параметров.
Линия водорода используется в радиоастрономии для картирования галактической структуры, в космологии для изучения эпохи реионизации и в астрофизике для характеристики звёздных атмосфер.
Линия 21 см настолько слаба, что типичный атом водорода излучает такой фотон лишь раз в 10 миллионов лет, однако её можно обнаружить по всей Вселенной благодаря огромному числу атомов.
