两种可能的自旋状态：电子具有与质子相同或相反的自旋。当原子在这两种庄态之间转换时，他会释放出波长21公分的发射或吸收线。可以对电波范围内的这条线进行非常精确的测量：利用这些资讯，尽管螺旋臂的确切数量和位置仍是在进行研究中的主题，银河系的形状被确定为螺旋星系。
复杂分子.星际物质中的尘埃和分子不仅遮挡光度测量，还会造成光谱中的吸收线。它们的特征是由不同能阶之间的电子跃迁、旋转或振动产生的谱线。检测到的谱线通常发生在光谱的电波、微波或红外部分。形成这些分子的化学反应可能发生在冷、弥