Радиоастрономия стала полноправной частью астрономической практики лишь в конце 1950‐х гг., но ее успешное применение берет начало с 1932 г. В этом году американский радиоинженер лаборатории телефонной компании «Белл» Карл Г. Янский, изучая помехи в недавно введенной в эксплуатацию трансатлантической радиотелефонной связи, обнаружил, что они исходят от внеземных источников. Его антенная система, установленная на полигоне в Холмделе, штат Нью-Джерси, обладала высокой направленностью, а приемник работал на частоте 20,5 мегагерца (это соответствует 15‐метровому диапазону). Как свидетельствуют данные наблюдений, четко различались три основных источника шума: близкие грозы, далекие грозы и фоновое шипение, которое варьировалось в течение суток. Сначала Янский решил, что зарегистрировал радиоизлучение Солнца, но поскольку Солнце меняло свое положение на небе, а радиоисточник – нет, он пришел к выводу, что имеет дело с совершенно другим явлением. В этот год активность Солнца была минимальна, и это создало благоприятные условия для изучения «помех» фонового шипения. Он занимался этим исследованием в течение года и установил: сигналы связаны с Млечным Путем, а наиболее мощный их источник находится в направлении центра Галактики. (Позже он высказал ошибочное предположение, будто сигналы исходят из апекса Солнца – точки, фиксирующей направление движения Солнца в пространстве.)

Янский публиковал свои результаты в течение следующих трех лет, а затем обратился к другим исследованиям. В то время его работы не привлекли почти никакого внимания. Однако Гроут Ребер, радиоинженер из Уитона (штат Иллинойс), самостоятельно построил параболическую антенну (именно такой внешний вид антенны знаком сегодня практически каждому) и в свободное от работы время повторил вслед за Янским почти все его наблюдения. В 1939 г., принимая сигналы на более высокой частоте и используя еще более узконаправленную антенну, он смог зарегистрировать мощный источник радиоизлучения на частоте 160 мегагерц. В период с 1940 по 1948 г. Ребер изготовил карту изофот фоновой интенсивности, создаваемой небом, что до этого было проделано лишь единожды в одной, неизвестной ему работе Дж. С. Хея с соавторами из Оперативной научно-исследовательской группы армии Великобритании. (Они работали на частоте 64 мегагерца, используя новейшие разработки радарного оборудования.) Самоотверженность, с которой Ребер занимался этой недавно возникшей темой, производит сильное впечатление; то же самое можно сказать и о его антенне, имея в виду его любительский статус. Радиоастрономы, как мы часто слышим, могут работать и днем и ночью. Но не все так просто, как кажется: чтобы избежать помех искровой эмиссии от автомобилей, Ребер вынужден был работать глубокой ночью. Его 9‐метровая параболическая антенна сохранилась и в настоящее время находится на территории Национальной радиоастрономической обсерватории в Грин-Бэнке (штат Западная Вирджиния) вместе с копией антенны Янского, выполненной в натуральную величину.

Для объяснения «галактических помех» было выдвинуто множество теорий. Как полагали некоторые астрономы, существует особый класс звезд, обильно излучающих в радиодиапазоне. В результате исследований в области ядерной физики возникло повышенное внимание к синхротронному механизму как к средству разгона заряженных частиц, поэтому нет ничего удивительного в том, что вскоре была предложена теория (впервые высказанная К. О. Кипенхойером в 1950 г.), согласно которой радиоволны излучаются высокоскоростными электронами, движущимися по спирали в магнитном поле Галактики. Когда электроны встречают магнитное поле, они начинают двигаться вокруг него по спирали, но не в одной плоскости, а по такой траектории, как если бы проволоку наматывали на карандаш. Круговое движение электронов вокруг «карандаша» (поля) подразумевает наличие непрерывного ускорения, направленного к центру вращения, а оно, в свою очередь, приводит к непрерывному испусканию (поляризованного) излучения. Электроны, скорость которых близка к скорости света, могли излучать радиочастотные сигналы с мощностью, достаточной для преодоления галактических расстояний. Однако в процессе излучения они теряют энергию, и для поддержания такого синхротронного излучения необходимо постоянное поступление новых электронов. И они, действительно, могут поступать из целого ряда высокоэнергичных источников, в число которых входят остатки вспышек сверхновых, квазары и различные виды активных ядер галактик.

В том же году подобная теория была предложена Ханнесом Улофом Й. Альвеном и Н. Херлофсоном, полагавшими, что можно допустить существование небесных источников синхротронного излучения гораздо меньшего масштаба, возможно даже сравнимых по размеру с Солнечной системой, и если это соответствует действительности, мы можем принимать радиоволны, испускаемые бесчисленным количеством дискретных звездных источников, а не только галактическим центром. Подобные идеи были заразительны. Советские ученые Виталий Лазаревич Гинзбург и Иосиф Самуилович Шкловский немедленно приступили к разработке синхротронной теории в приложении к радиогалактикам, и сделанные ими подробные прогнозы получили в высшей степени успешное подтверждение, особенно в том, что касалось поляризации излучения.

В целом же этот подход оказался не столь успешным, как в приложении к Крабовидной туманности, которая стала для астрономов своего рода испытательной площадкой для тестирования многочисленных теорий эволюции звезд. Сначала в 1921 г., а затем в 1939 г. сотрудник обсерватории Маунт-Вилсон Джон Ч. Дункан произвел тщательное сравнение фотопластинок Крабовидной туманности (полученных в 1909, 1921 и 1938 гг.) и пришел к выводу: она расширяется со скоростью порядка 0,2 угловых секунд в год. Современные размеры туманности позволили высказать предположение, что ее возраст составляет около 800 лет. В 1937 г. сотрудник Ликской обсерватории Николас Мейол измерил скорости расширения различных частей туманности с помощью спектрограмм и эффекта Доплера и получил удивительный результат. Скорости оказались гораздо больше всех полученных ранее и значительно превышали 1000 километров в секунду. В 1942 г. Оорт и Мейол опубликовали в Соединенных Штатах совместную статью, где утверждалось, что положение Крабовидной туманности совпадает с положением Сверхновой 1054 г., вспышка которой достаточно уверенно датируется по сохранившимся данным. Их работа сопровождалась обзором соответствующих свидетельств, приведенных в ранних китайских летописях, составленным датским ориенталистом Я. Ю. Л. Дёйвендаком и другими авторами, последовавшими его примеру в изучении этого интересного исторического сюжета. Из многочисленных измерений, выполненных учеными, расстояние до туманности получалось около 5000 световых лет, и эта величина позволила получить первую численную оценку значения энергии, излучаемой туманностью в настоящее время. В 1949 г. австралийские специалисты Джон Г. Болтон и Гордон Стэнли обнаружили, что Крабовидная туманность является мощным источником радиоизлучения. Спустя пять лет советские ученые В. А. Домбровский и М. А. Вашакидзе исследовали поляризацию излучения, исходящего от этого объекта (И. М. Гордон и В. Л. Гинзбург независимо друг от друга предсказали, что она может быть наблюдаема). Так догадка, высказанная Кипенхойером, дополненная новыми данными, превратилась в стройное описание явления. После того как в Паломарской обсерватории появилась дополнительная информация, полученная Вальтером Бааде, а также благодаря исследованиям, проведенным в Лейдене Яном Оортом и Теодором Вальравеном, стало ясно: и видимое оптическое, и радиоизлучение Крабовидной туманности генерируется электронами или другими заряженными частицами, испускающими синхротронное излучение.