人类通过肉眼可见的可见光感知宇宙。然而，宇宙比我们从恒星、行星、星云和星系发出的可见光看到的更多。宇宙中的这些物体和事件还发出其他形式的辐射，包括无线电发射。这些自然信号填补了宇宙中的一个重要部分，即宇宙中的物体如何以及为什么会有这样的行为。

科技讲座：天文学中的无线电波

无线电波是电磁波（光），但我们看不见它们。它们的波长在1毫米（千分之一米）到100公里（一公里等于1000米）之间。就频率而言，这相当于300千兆赫兹（1千兆赫兹等于10亿赫兹）和3千赫兹。赫兹（缩写为Hz）是常用的频率测量单位。一赫兹等于一个频率周期。因此，1Hz的信号是每秒一个周期。大多数宇宙物体以每秒数百到数十亿个周期的速度发出信号。

人们经常把“无线电”辐射和人们能听到的东西混淆起来。这在很大程度上是因为我们使用收音机进行交流和娱乐。但是，人类无法“听到”来自宇宙物体的无线电频率。我们的耳朵可以感知从20赫兹到16000赫兹（16千赫）的频率。大多数宇宙物体以兆赫频率发射，远高于耳朵所听到的频率。这就是为什么射电天文学（连同x射线、紫外线和红外线）经常被认为揭示了一个我们既看不见也听不见的“无形”宇宙。

宇宙中无线电波的来源

无线电波通常是由宇宙中高能物体和活动发出的。太阳是地球以外最近的无线电发射源。木星也发射无线电波，就像发生在土星上的事件一样。

太阳系以外和银河系以外最强大的射电发射源之一来自活动星系（AGN）。这些动态物体的核心是超大质量黑洞。此外，这些黑洞引擎将产生巨大的物质喷流，并伴随着无线电发射发出明亮的光芒。在无线电频率方面，它们往往比整个银河系更耀眼。

脉冲星或旋转中子星也是无线电波的强大来源。当大质量恒星以超新星的形式消亡时，就产生了这些坚固致密的天体。就终极密度而言，它们仅次于黑洞。由于强大的磁场和快速的旋转速度，这些物体发射出广谱辐射，它们在无线电中特别“明亮”。像超大质量黑洞一样，从磁极或旋转的中子星发射出强大的射电射流。

许多脉冲星因其强烈的射电发射而被称为“射电脉冲星”。事实上，来自费米伽马射线太空望远镜的数据显示了一种新的脉冲星的证据，这种脉冲星在伽马射线中似乎最强，而不是在更普通的射电中。它们的创造过程仍然是一样的，但它们的排放告诉我们更多关于每种类型的物体所涉及的能量。

超新星遗迹本身可能是特别强的无线电波发射器。蟹状星云以其无线电信号而闻名，该信号提醒天文学家乔斯林·贝尔它的存在。

射电天文学

射电天文学是研究空间中发射无线电频率的物体和过程的学科。迄今为止检测到的每一个污染源都是自然产生的。这些辐射是通过射电望远镜在地球上观测到的。这些是大型仪器，因为探测器面积必须大于可检测波长。由于无线电波可以大于一米（有时大得多），因此范围通常超过几米（有时30英尺或更宽）。有些波长可以达到一座山那么大，因此天文学家们建造了扩展的射电望远镜阵列。

与波的大小相比，收集区域越大，射电望远镜的角度分辨率就越好。（角度分辨率是衡量两个小对象在无法区分之前的距离。）

无线电干涉测量

由于无线电波可以有很长的波长，标准射电望远镜需要非常大才能获得任何类型的精度。但是，由于建造体育场大小的射电望远镜可能成本高昂（特别是如果你想让它们具有任何转向能力的话），因此需要另一种技术来达到预期的效果。

无线电干涉测量技术是在20世纪40年代中期发展起来的，其目标是在不花费任何费用的情况下，获得难以置信的大型碟形天线的角度分辨率。天文学家通过使用多个相互平行的探测器来实现这一点。每个人都在同一时间研究同一对象。

这些望远镜一起工作，就像一个巨大的望远镜，大小相当于整个探测器组。例如，非常大的基线阵列有相距8000英里的探测器。理想情况下，多个射电望远镜阵列在不同的间隔距离将协同工作，以优化收集区域的有效大小，并提高仪器的分辨率。

随着先进通信和计时技术的发明，使用彼此相距甚远的望远镜（从地球上的各个点，甚至在环绕地球的轨道上）已成为可能。这种被称为甚长基线干涉测量（VLBI）的技术极大地提高了单个射电望远镜的能力，并使研究人员能够探测宇宙中一些最具活力的物体。

无线电与微波辐射的关系

无线波段也与微波波段重叠（1毫米到1米）。事实上，通常所说的射电天文学实际上是微波天文学，尽管有些射电仪器确实能探测到远超过1米的波长。

这是一个混乱的来源，因为一些出版物将分别列出微波波段和无线电波段，而其他出版物将仅使用术语“无线电”来包括经典无线电波段和微波波段。

由卡罗琳·柯林斯·彼得森编辑和更新。