Om radiogolven te ontdekken, gebruiken de wetenschappers grote parabolische 'schotels', gelijkaardig aan de veel kleinere satellietschotels die algemeen in vele huishoudens worden gebruikt om satelliettelevisie te ontvangen. Momenteel zijn de grootste parabolische radioschotels in de wereld de 305m diameter radiotelescoop van Aricebo, in Puerto Rico, en de 100m diameter radioantenne van Effelsburg, in Bonn, Duitsland.
Radiotelescopen zijn grote antennes die ontworpen zijn om zoveel mogelijk radiostraling van een ster of melkwegstelsel op te vangen. Dan worden de radiogolven samen opgenomen en zo samengebundeld, zodat de fluctuerende stroom die ze veroorzaken in de antenne groot genoeg is om gededecteerd te kunnen worden.
Een radiotelescoop heeft in zijn eenvoudigste vorm drie componenten:
- Één of meer antennes om de inkomende radiogolven op te vangen. De meeste antennes zijn parabolische schijven die de radiogolven reflecteren naar de ontvanger, in dezelfde manier als een gekrome spiegel visueel licht naar 1 punt kan leiden. Antennes kunnen ook andere vormen hebben. Een Yagi antenne, lijkt sterk op de antennes die gebruikt worden voor TV ontvangst, kunnen gebruikt worden voor radioastronomie zoals dit het geval was in de Dover Heights telescopes.
- Een ontvanger en een versterker om het signaal te versterken naar een meer meetbaar niveau. Nu zijn de versterkers extreem gevoelig en worden gekoeld naar erg lage temperaturen om de storing, tengevolge van het geluid dat door de beweging van de atomen in het metaal gegenereerd wordt, tegen te gaan.
- Een recorder die het signaal opneemt. In de eerste dagen van radioastronomie werd dit gedaan met een kaartrecorder dat een grafiek tekende op paper. De meeste telescopen van de moderne tijd maken nu gebruik van computers die de signalen opnemen, de astronomen gebruiken dan erg ingewikkelde software om de data te analyseren en te bestuderen.
De radiogolven spreiden zich uit in alle richtingen vanuit hun bron, slechts een klein deel van de totale straling wordt door de aarde opgevangen en de straling heeft zo'n enorme afstand afgelegd, dat de golven quasi evenwijdig lopen. De radiotelescoop vangt de evenwijdige bundel van een bron over een zo groot mogelijk oppervlak op en bundelt ze door ze samen te brengen op de antenne. Hoe groter het oppervlak van de antenne hoe gevoeliger de telescoop, en des te meer radiogolven er kunnen verzameld worden.
Één radiotelescoop is niet voldoende om zoveel radiostralen op te vangen, men kan natuurlijk de diameter van de radiotelescoop aanpassen, maar dan zou hij instabiel komen te staan en kan hij omvervallen, tevens zou hij moeilijk te hanteren zijn. Daarom heeft men in Puerto Rico een radiotelescoop gebouwd met een diameter van 300 meter in een geschikt bergdal dat bekleed is met gepolijst alluminium (zie foto hierboven van de radiotelescoop in Aricebo), alleen kan deze telescoop niet bewogen worden.
Een andere soort radiotelescopen zijn de samengestelde die uit verschillende kleinere reflectoren en antennes bestaan. Deze worden gericht op verschillende gebieden van de hemel. Door ze ten opzichte van elkaar te bewegen beslaan ze een groter oppervlak dan een grotere telescoop zou kunnen. Het verkregen radiobeeld wordt dan in elkaar gepast. Een voorbeeld van zo'n telescoop is de Very Large Array (VLA) in New Mexico.
Lange rijen identieke reflectoren en antennes, die met precies dezelfde afstand gerangschikt staan, worden gebruikt om heldere radiobronnen nauwkeuriger af te tasten. Hierdoor kunnen 2 nabijgelegen radiobronnen goed worden onderscheid.
