Un gas a bassa densità riscaldato emette energia in bande di frequenza (righe spettrali) che dipendono dalla temperatura e dalla natura chimica del gas. La sequenza delle righe è così intimamente legata al particolare gas da costituirne una vera e propria impronta digitale.

Non solo stelle

Il gas principalmente idrogeno, con percentuali di elio, e tracce di molecole come l'ossido di carbonio (CO), il metano (CH₄), l'ammoniaca (NH₃) e il vapore acqueo (H₂O) costituisce una componente molto importante delle galassie.

In particolare l'idrogeno neutro (HI), presente un po' dappertutto, può essere rivelato fino a grandi distanze nelle galassie spirali e irregolari. Infatti a temperature dell'ordine di 100-300 gradi Kelvin e densità di circa 100 particelle per cm³ l'idrogeno neutro emette una riga spettrale con lunghezza d'onda di 21 cm, nella banda delle onde radio (le figure 1 e 2 mostrano questa emissione per due galassie a spirale).

L'idrogeno neutro è diffuso nella galassia e costituisce il carburante delle stelle. È molto più esteso della parte stellare della galassia.

Fig. 2: In bianco e nero è l'immagine ottica di NGC 6946.  In Blu è l'immagine della stessa galassia nella riga a 21 cm.