引言
射电天文学源于1933年，当时一位名叫卡尔·詹斯基的工程师碰巧发觉，无线电波除了来自我们的发明，也来自太空中的自然物质。从那时起，天文学家们建造了越来越好的望远镜来找寻这种宇宙无线电波，了解它们从哪儿来，能告诉我们关于宇宙的更多信息。
尽管科学家可以通过普通望远镜观测到的可见光学到好多东西，而且她们可以通过射电望远镜观测到不同的物体和风波——例如黑洞、恒星的产生、行星的诞生过程、垂死的星体以及更多的风波。射电望远镜可以观测到不同种类的波——从无线电波到可见光波再到伽玛射线——这些望远镜比任何一种望远镜都能更全面地描画宇宙。
无线电波除了来自我们的发明，也来自太空中的自然物质
当你抬头凝望夜空时，你会看见明亮的星光。假如你搬去一个远离城市的黑暗地方，你可以听到成千上万的星河。并且你听到的单独的点都是附近的星体。在我们的星体中，还有大概1000亿颗星体，我们称之为银河系。
在银河系之外，天文学家觉得还存在大概1000亿个星体(每位星体都有自己的1000亿颗星体)。几乎所有那些星体都是肉眼看不见的，由于肉眼看不到来自遥远星体的微弱光线。你的耳朵也会错过其他东西。你耳朵所能见到的可见光只是天文学家所说的“电磁波谱”的一小部份。
可见光是由中等能量的光子构成的。能量较高的光子有紫外线幅射、x射线和伽玛射线(伽玛射线的能量最大)。能量较小的光子是红外线和无线电波(无线电波的能量最小)。所有存在的不同光波的范围。电磁光谱还包括伽玛射线、x射线、紫外线、红外线、微波和无线电波。
中国的射电望远镜
由于人类的耳朵只能听到可见光，所以我们必须建造特殊的望远镜来捕捉其余的“光谱”——然后把它们转换成我们能看见的图片和图形。
哪些是无线电波？
光是由被称为“光子轻微”的微小粒子组成的，这些微小粒子被称为光子，它们以波的方式传播。
可见光中的光子具有中等的能量。当光子有多一点的能量，它们都会弄成紫外线，你看不到，并且它会让你冻伤。假如能量超过这个值，光子都会弄成x射线，直接穿过你的身体。假如光子拥有更多的能量，它们都会弄成伽玛射线，当它们爆燃时，伽玛射线都会从星体中发射下来。
美国帕克斯射电望远镜
并且当光子的能量比可见光的光子少一点时，它们就被称为红外线。你可以觉得到它们的热量。最后，我们称能量最小的光子为“无线电波”无线电波来自太空中的一些奇怪的地方——最冷最古老的地方，而拥有最多物质的星体被塞入了一个简陋的空间。无线电波告诉我们，假如我们只用鼻子或望远镜看见可见光子，我们甚至不会晓得宇宙的个别部份存在。
波长和频度
射电天文学家借助这种射电光子来了解不可见的宇宙。光子以波的方式传播，如同坐过山车一样，只是一遍又一遍地使用同样的两个轨道。光子波的大小——波长是光子所经过的波长的大小。告诉你它的能量。
右图显示了具有两种不同波长的波。假如波是长的，它就没有多少能量;假如波是短的，它就有好多能量。无线电波没有多少能量，这意味着它们在短波长的大波中传播。无线电波的半径可以达到几百公尺，也可以只有几分米。
光子以波传播。每位波的宽度称为波长
天文学家还讨论了每秒有多少这样的波经过一个点——无线电波的“频率”——每秒经过一个点的光波的数目。你可以通过想像一池水来思索频度。假如你把一块石头掉进水里，海面上都会闪过涟漪。假如你站在水里，浪会打到你的肩膀。一秒钟内步入你体内的波的数目告诉你波的频度。每秒一个波称作赫兹。1赫兹，意思是一个波在一秒钟内经过一个点。一兆赫意味着每秒有一百万个波经过。每秒一百万波就是1mhz。假如波长很长，每秒击中你的波数都会降低，所以短波的频度都会变小。无线电波的波长长，频度小。
无线电的先驱
第一个射电天文学家并非有意成为第一个射电天文学家。1933年，一个名叫卡尔·詹斯基的人正在为贝尔实验室做一个项目，这个实验室坐落温哥华州，以发明电话的亚历山大·格拉汉姆·贝尔命名。那儿的工程师们正在开发第一个可以跨越大西洋的电话系统。当人们第一次尝试在这个系统上打电话时，她们在三天中的特定时间看到了嘎吱声。
贝尔实验室觉得噪声对生意不利，所以她们派卡尔·詹斯基去找出噪声的诱因。他很快注意到，这些嘎吱声源于银河系中部升起的时侯，总算落下的时侯(天空中的一切都像太阳和月亮一样升起和落下)。他发觉来自银河系中心的无线电波搅乱了电话联接，引起了嘎吱声。他和他的手机侦测到了来自太空的无线电波。詹斯基打开了一个新的、看不见的宇宙。
你可以在右图中见到卡尔·詹斯基拿来侦测来自太空的无线电波的天线图片。
射电天文学的创始人卡尔·詹斯基和他所建造的天线
深受詹斯基研究的启发，一个名叫格罗特·雷伯的人在蒙牛诺斯州的后院建造了一个射电望远镜。1937年，他完成了半径31公尺的望远镜，并用它来观察整个天空，瞧瞧无线电波是从那里来的。之后，按照他从射电望远镜搜集到的数据电磁波的发现，他勾画了第一张“射电天空”的地图。
射电望远镜科普
你能看见可见光，是由于可见光光子以小波的方式传播，但是你的双眼很小。并且由于无线电波很大，你的双眼须要很大能够侦测到它们。因而，普通望远镜的半径只有几英寸或公尺，而射电望远镜则要大得多。西维吉尼亚州的绿岸望远镜长度超过300公尺，如右图所示。
图示：虽然此处所示的“绿色建行望远镜”这样的仪器可能看上去不像传统的望远镜，但它们的工作方法大致相同，但它们测量的是无线电波而不是可见光。之后，她们将人眼看不到的这些无线电波弄成科学家可以解释的图片和图表。
坐落澳大利亚丛林中的阿雷西博望远镜几乎有1000公尺宽。它们看上去像巨大版本的卫星电视天线，但它们的工作原理却像普通的望远镜。
要使用普通的望远镜，你须要把它指向太空中的一个物体。从这个物体发出的光线会照射到一个穿衣镜或则镜头上，穿衣镜或则镜头会把光线反射到另一个穿衣镜或则镜头上，之后穿衣镜或则镜头又会把光线反射到你的耳朵或则单反上。
当日文学家将射电望远镜对准太空中的某物时，来自太空的无线电波会击中望远镜的表面。表面可能是有孔的金属，称作网状结构，或则像铝一样的固体金属，它的作用如同是无线电波的穿衣镜。它把它们反射到第二个“射电镜”，之后被反射成天文学家所说的“接收器”射电望远镜的一部份，接收射电波并将其转换成图象。接收器和照像机一样:它把无线电波转换成图象。这张图片显示了无线电波的硬度以及它们从天空的那里来。
无线电视觉
当日文学家找寻无线电波时电磁波的发现，她们看见的物体和风波与她们找寻可见光时听到的不同。在我们的耳朵或普通望远镜看来是黑暗的地方，在无线电波中发出明亮的光芒。诸如，星体产生的地方饱含了尘埃。这种污垢抵挡了光线抵达我们这儿，所以整个区域看上去好似一团蓝色的东西。并且当日文学家把射电望远镜转向哪个点时，她们可以透过尘埃见到:她们可以看见一颗星体诞生了。
当日文学家把射电望远镜转向哪个点时，她们可以透过尘埃见到:她们可以看见一颗星体诞生了
星体诞生于太空中巨大的二氧化碳云中。首先，二氧化碳汇聚在一起。之后，因为重力的作用，越来越多的二氧化碳被吸引到这个结节中。草丛显得越来越大，越来越热。当它足够大、足够热的时侯，它开始将存在的最小的原子氢原子聚合在一起。当氢原子互相碰撞时，她们形成氦，一个稍为大一点的原子。之后，这团二氧化碳成为一颗即将的星体。射电望远镜拍摄这种新生星体的相片。
射电望远镜也能显示出近来星体的秘密。我们从太阳看见的光线来自接近太阳表面的地方，大概9000华氏度。并且在地表之上，气温达到了10万华氏度。射电望远镜帮助我们更多地了解这种发射无线电波的低温部份。
我们太阳系的行星也具有无线电特点。射电望远镜向我们展示了环绕天王星和海王星的二氧化碳以及它们是怎么运动的。土星的南极和北极在无线电波中发光。假如我们向水星发射无线电波，之后用射电望远镜捕捉反射回去的无线电波，我们可以勾画一幅几乎和微软月球一样好的地图。
当它们看得更远时，射电望远镜向我们展示了宇宙中一些最奇怪的物体。大多数星体的中心都有超大质量黑洞。黑洞是拥有大量质量的物体挤压在一个很小的空间里。这些质量给与它们这么大的引力，以至于任何东西，甚至光，都未能逃脱它们的引力。这种黑洞吞噬着星体、气体和任何靠得太近的东西。当那些不幸的物质感遭到黑洞的引力时，它们首先会绕着黑洞旋转。随着它越来越近，速率越来越快。巨大的电磁幅射射流或柱状物质不能步入黑洞(有时比整个星体还要宽)产生于黑洞的上方和下方。射电望远镜显示了这种喷流的活动。
像这种黑洞这样的大质量物体扭曲了空间的结构，称为时空。想像一下把一个很重的兵乓球置于蹦床上。蹦床下垂了。太空中沉重的东西使时空像蹦床一样塌陷。当来自遥远星体的无线电波穿过这个凹坑抵达月球时，这个形状如同月球上的放大镜星云的形状:望远镜接着能够看见这个遥远星体更大、更明亮的图象。
中心有超大质量黑洞的星体可以射出比银河系宽更高的物质和幅射束，如同这儿听到的那样
射电望远镜还有助于解决宇宙中最大的疑点之一:暗能量是哪些?暗能量的作用与引力相反，它将宇宙中的一切推得更远。宇宙每1秒都在变大。它每秒钟显得越来越大，越来越快，由于“暗能量”与引力相反:它不是把所有东西拉在一起，而是把所有东西推得更远。
然而暗能量究竟有多强呢？射电望远镜可以帮助科学家回答这个问题，技巧是观察“超级天体——一种在太空中发射无线电波的天然激光器，而不是像激光指示器发出的绿光或红光。”在宇宙的个别地方自然发生，超级激光有点像月球上的激光，但它发出的是无线电波，而不是我们能看见的绿光或红光。科学家们可以用超级玩家来确定暗能量的细节。假如科学家们就能估算出这种超级黑洞有多远，她们就可以晓得不同的星体有多远，之后她们就可以估算出这种星体离我们的速率有多快。
满满的工具箱
假如我们只用望远镜观测可见光，我们都会错过宇宙中大部份的活动。想像一下，假如大夫只有一个听诊器作为工具。她们可以了解好多关于患者脉搏的信息。并且假如她们有一台x光机、一张超声波图、一台核磁共振仪器和一台CT扫描仪，她们可以学到更多。有了这种工具，她们可以更全面地了解患者体内发生的情况。天文学家将射电望远镜与紫外线、红外线、光学、x射线和伽玛射线望远镜结合使用的缘由是一样的:为了得到宇宙中发生的一切的完整图象。
射电望远镜还有助于解决宇宙中好多的悬案
涉及的词汇
电磁光谱:我们所见到的可见光只是电磁光谱的一小部份，可见光是由中等能量的光子构成的。能量较高的光子有紫外线幅射、x射线和伽玛射线(伽玛射线的能量最大)。能量较小的光子是红外线和无线电波(无线电波的能量最小)。
光子:光是由称为光子的粒子组成的，它以波的方式传播。
波长:光子传播的波的大小。
频度:1秒内经过一个光斑的光波数。
赫兹:1赫兹意味着一个波在1秒内通过一个点。一兆赫意味着每秒有一百万个波经过。
接收器:射电望远镜中采集无线电波并将其转换成图象的部份。
暗能量:暗能量与万有引力相反，将宇宙中的一切推得更远。
巨型激光器:空间中发射无线电波的自然激光器，而不是像激光指示器发出的绿光或红光。