Redigerer Hydrogenlinjen (avsnitt)

==Årsak==
Absorpsjons- og emisjonslinjer oppstår når [[hydrogen]]atomet endrer energitilstand. Energitilstandene er kvantifiert og forskjellen mellom to tilstander vil tilsvare energien for den elektromagnetiske stråling som absorberes eller sendes ut. Nøytralt hydrogen består av et [[proton]] og et [[elektron]]. En av kvantetilstandene for disse partiklene er [[spinn]], et indre angulært moment, som antar verdien -1/2 eller +1/2. På grunn av magnetisk vekselvirkning mellom protonet og elektronet vil energitilstanden for atomet være noe lavere dersom spinnene er motrettet en hvis de er likerettet, såkalt hyperfin struktur. Denne energiforskjellen er omkring 5,87•10<sup>-6</sup> eV, og gir opphav til hydrogenlinjen når et elektron eller proton skifter spinn.<ref>{{Kilde www |url= http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/quantum/h21.html |tittel= The Hydrogen 21-cm Line |besøksdato= 21.10.2007 |forfatter= R. Nave |verk= Hyperphysics |utgiver= Georgia State University |språk= Engelsk}}</ref> Energien er i området en milliondel av den energien som opptrer ved sprang i orbital (ioniseringsenergien for hydrogen er 13.6 eV). Disse kvantesprangene gir opphav til fotoner i og omkring det synlige spekteret.

Denne overgangen er ''strengt forbudt'', dvs. at tilstandene er metastabile og at overgangen derfor ikke kan foregå spontant. Men for eksiterte atomer er det allikevel en meget lav sannsynlighet for at overgangen kan inntreffe, 2.9•10<sup>-7</sup>s<sup>-1</sup> eller en gang på ca. 10 millioner år for et enkelt atom. Normalt vil en andre overganger med mye høyere sannsynlighet for å inntreffe de-eksitere hydrogenet før dette kan skje, men i gasser med meget lav tetthet, som i det instellare rom, vil overgangen kunne skje.

Siden antall hydrogenatomer er meget stort (omkring 5•10<sup>79</sup> i universet) er allikevel hydrogenlinjen lett observerbar med [[teleskop#radioteleskop|radioteleskop]]. Linjen er svært skarp og avvik i frekvens skyldes i stor grad relativ bevegelse mellom kilde og observatør som følge av hastighet eller universets ekspansjon.