21cm線
21cm線のスペクトルは幸いにも電波の波長域にある。この波長域の電磁波は地球の大気を容易に透過し、ほとんど干渉を受けずに地上から観測することができる。
水素は星間物質の中で最も多く存在する元素である(宇宙全体に存在するバリオン質量の約80%を占める)ため、禁制線でないスペクトル線は十分に輝度が明るい。光の一部は放射源である水素ガス雲の中で吸収される。例えば、Hα線はガス雲の比較的密度の薄い外縁部をトレースするのに役立つ。21cm線は分子雲のより高密度な領域の構造を知るために用いられる。
水素原子が銀河系内に一様に分布していると仮定すると、銀河系を通るどの視線上でも21cm線が観測されることになる。この場合、各視線ごとの21cm線の観測データに見られる違いは、それぞれの視線上に存在する水素ガスのドップラーシフトの大きさだけである。これを用いると、我々の銀河系の各渦状腕の相対速度を計算することができる。我々の銀河系の回転曲線はこの21cm線を使った方法で求められている。