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No todos los cuerpos celestes emiten o reflejan luz, por lo cual no son visibles ante los telescopios ópticos; pero muchos de estos cuerpos pueden emitir radiación en otras longitudes de ondas. Algunos de ellos emiten radiación en las longitudes pertenecientes a las ondas de radio, estas radios ondas cubren un rango de longitudes entre los 10 kilómetros y el milímetro, que en frecuencia corresponde a un rango entre los 30 kilohertz (30 KHz) y los 300 gigahertz (GHz).
Muchas antenas de radiotelescopios pueden funcionar como uno de mayor tamaño.
Los instrumentos utilizados para captar estas radios ondas son llamados radiotelescopios; estos instrumentos existen en muchas formas, pero todos disponen de dos partes fundamentales: una antena que se encarga de captar las ondas de radio y un receptor que convierte las ondas en una señal eléctrica.
El diseño más reconocido está formado por una antena de forma parabólica, muy similar a las antenas usadas para la transmisión de señal de televisión satelital. Este diseño permite recolectar las ondas de radio provenientes del espacio, las cuales se reflejan en la superficie de la antena y, debido a su forma parabólica, son enfocadas en un punto conocido como punto focal. En este punto normalmente se encuentra ubicado el receptor que se encarga de convertir las ondas en señales eléctricas que pueden ser procesadas y almacenadas como datos.
Las ondas de radio, por lo general, deben recorrer enormes distancias en el espacio lo que provoca que su intensidad se reduzca. Las antenas recolectoras requieren de un gran tamaño para poder captar la máxima energía posible; al mismo tiempo, los receptores requieren ser de muy alta sensibilidad. Es habitual acoplar amplificadores al receptor para aumentar la intensidad de la señal captada.
En las zonas cercanas a los radiotelescopios no se permite la utilización de emisoras de radio, como las de radio aficionados o celulares. Y las computadoras están dentro de los que se llaman jaulas de Faraday, que son dispositivos cerrados conectados a tierra haciendo que todo el ruido residual de los circuitos eléctricos no se propaguen en el espacio circundante y puedan perjudicar la detección de las antenas.
Con la ayuda de los radiotelescopios se logra estudiar objetos celestes como los púlsares, galaxias activas, quásares y nubes moleculares, entre muchos otros cuerpos.
