Астрономические объекты являются источниками радиоизлучения. В космосе существует множество процессов, приводящих к испусканию радиоволн: движение электронов в магнитном поле (циклотронное и синхротронное излучение), рассеяние электронов на ионах в плазме (тормозное излучение), переходы электронов в атомах и молекулах на более низкие уровни энергии (излучение в спектральных линиях), испускание электромагнитных волн холодными объектами (излучение пыли и пр.). Кроме того, в радиодиапазон из-за космологического красного смещения попадает субмиллиметровое и инфракрасное излучение очень далеких объектов.
Астрономические радионаблюдения начались в 1930-е гг., а бурное развитие этой области – после Второй мировой войны.
Попытки наблюдать небесные источники с помощью радиоволн проводились с начала XX в. Впервые обнаружить радиоизлучение от астрономического объекта удалось Карлу Янскому (Karl Jansky) еще в 1931 г. Он зарегистрировал постоянный радиосигнал, приходящий от центральных частей нашей Галактики. В 1930-е гг. проводились и другие работы в этом направлении, однако активное развитие радиоастрономии началось только после Второй мировой войны.
Наблюдения в радиодиапазоне позволили получить такие важные результаты, как обнаружение реликтового излучения (1965 г.), открытие квазаров (конец 1950-х гг.) и пульсаров (1967 г.), обнаружение радиоизлучения нейтрального водорода, а также сложных органических молекул и воды в межзвездной среде (1960–1970-е гг.), и многие другие.
Астрономические радионаблюдения проводятся в диапазонах длин волн от долей миллиметра (более короткие волны поглощаются молекулами воды и азота в атмосфере) до 30 м (для более длинных волн ионосфера Земли непрозрачна)[17]. Это так называемое окно прозрачности атмосферы Земли в радиодиапазоне.
Радионаблюдения проводятся на длинах волн от примерно 0,3 мм до 30 м.
Наблюдения в радиодиапазоне имеют свою специфику, связанную с низкой энергией и большой длиной волны. В результате доминируют не квантовые, а волновые свойства принимаемого излучения.
Радиотелескопы можно разделить на два основных типа. Первый тип по своему принципу работы является аналогом оптических телескопов-рефлекторов: поверхность антенны имеет параболическую или сферическую форму для фокусировки радиоизлучения. Второй тип антенн не фокусирует сигнал, а вместо этого использует очень большое количество отдельных принимающих элементов. Кстати, в быту мы используем оба этих типа антенн: «тарелки» для приема программ спутниковых телепрограмм и разнообразные вибраторные антенны (примером которых являются «рожки» у приемников и телевизионные антенны на крышах).