Sabemos que 99% da matéria interestelar é composta de gás. Destes 99% temos que, aproximadamente, 90% é formado por hidrogênio atômico ou molecular, cerca de 9% é hélio e apenas 1% é formado por elementos mais pesados do que o hélio.
O meio interestelar da nossa Galáxia é preenchido com uma distribuição muito difusa de gás hidrogênio neutro. Este gás rarefeito tem uma densidade típica de cerca de 1 átomo por centímetro cúbico ou seja, 10-24 gramas por centímetro cúbico.
No entanto, o gás hidrogênio neutro não está distribuído uniformemente na Galáxia. Ele aparece mais agrupado em algumas regiões, mais densas e frias, que os astrônomos chamam de "nuvens". Muitas vezes estas nuvens têm a forma de filamentos.
Nestas nuvens o gás hidrogênio neutro está a uma temperatura típica de cerca de 100 K e sua densidade fica entre 10 e 100 átomos por centímetro cúbico.
Circundando estas nuvens encontramos um meio com uma densidade ainda mais baixa, cerca de 0,1 átomos por centímetro cúbico.
Estas regiões são formadas por hidrogênio atômico e, por serem muito frias, os átomos do hidrogênio não conseguem realizar transições com a emissão de radiação na região visível do espectro eletromagnético. No entanto, o hidrogênio atômico é capaz de realizar uma emissão de radiação na região rádio do espectro eletromagnético. Esta emissão é conhecida como radiação de 21 centímetros.
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