传统的天文观测均是收集宇宙天体发来的可见光信息，但这只是它们所发射的大量电磁波的一个极小的部分。这些电磁波依波长从短到长有γ射线、X射线、紫外线、光波、红外线和无线电波。亘古以来，地球大气严重地吸收了它们之中的紫外和红外的大部分，只留给人类一个狭窄的可见光段的窗口。人们常称它是大气的小天窗。当然，在电磁学理论未建立之前，人们也不知道还有其他的窗口。
电磁波被发现以后，很快在各个领域得到了应用。无线电是最引人注目的重大应用成就。马可尼已经发现，地球上空的电离层可以反射无线电波，这帮助他开通了英国与加拿大之间的无线电报。1924年，在一次测定电离层高度的无线电实验中，人们偶然发现，当发射的电波波长小于40米时，电波便一去不回了。开始大家以为是被大气吸收了，后来才知道它透过地球大气层飞到了外层空间。既然地球内部的电波可以跑出去，宇宙空间中的电波也就可以飞进来。天文观测的另一窗口就这样不知不觉地被打开了。
窗口虽然已经打开，但由于仪器的灵敏度不高，一直也没有接收到来自天外的电磁信号。1932年，美国电信工程师央斯基在做无线电通信干扰实验时，偶然发现了来自银河系中心人马座的电波信号。这一发现公布后并未引起人们的注意，无线电工作者认为其干扰不大，不予理会，而天文学家则都没有意识到它的重大意义。只是随着宇宙射电信号的不断发现，天文学家才开始关注这一新的观测方法。
1946年，英国曼彻斯特大学的物理学家赖尔开始建造直径66米的固定抛物面射电望远镜。1955年又建成了当时世界上最大的直径76米的可转抛物面射电望远镜。此后，射电技术有了长足的发展。从射电望远镜发展出来的射电干涉仪，由一组射电望远镜组成一个天线阵，可以观测到很微弱的射电源。
第二次世界大战之后迅速兴起的射电天文学成了天文学中最有活力的新领域。20世纪60年代出现的四大天文发现就是在射电天文学观测中做出的。
第一个发现是宇宙微波背景辐射。1964年，贝尔电话实验室在新泽西州的克劳福德山上建立了一架供人造卫星用的天线。射电天文学家彭齐亚斯和威尔逊正在调试这架天线，以测定银河系平面以外区域的射电波强度。当他们想出办法避免地面噪声，而且提高了灵敏度后，发现总有一个原因不明的噪声消除不掉。该噪声十分稳定，相当于3.5k的射电辐射温度（次年订正为3k）。他们一开始很不理解，因而也没有立即公布自己的发现。消息传到了普林斯顿大学，那里的天体物理学家迪克等人正准备做实验，以验证大爆炸模型所预言的背景辐射。听到这个消息之后，他们立即断定这个无法理解的噪声就是宇宙背景辐射。他们通力协作，继续观测，终于证实了彭齐亚斯和威尔逊的观测结果。观测到的背景辐射是黑体谱且各向同性，与大爆炸宇宙学的预言完全相符。这就强烈地支持了大爆炸宇宙理论，使宇宙学的理论研究掀起了一个新的高潮。
第二个发现是类星体。1963年，天文学家发现了一种新的奇异的星体。它体积极小，但辐射能量极大。更为奇特的是，它们的红移量都相当巨大。这类新天体的发现给红移问题带来了麻烦。如果按红移的多普勒效应解释，类星体应该离我们极为遥远，有些类星体甚至远在上百亿光年之外。但它们的亮度又很大，这样远的天体向我们辐射出如此巨大的能量，用我们已知的任何物理规律都无法解释。由于类星体发现得越来越多，红移量也越来越大，以致许多人开始怀疑红移的本性究竟是不是多普勒效应造成的。在红移本性方面出现的争论至今也没有平息。
第三个发现是脉冲星。1967年，天文学家用射电望远镜发现了又一种新型的天体。它以很短的周期有规律地发出短促的射电脉冲。天体物理学家已经证认出，它是一种超高温、超高压、超高密、超强磁场、超强辐射的中子星。脉冲星的发现对于进一步了解宇宙的物理本质有很高的价值。
第四个发现是星际分子。1963年，射电天文学家在仙后座发现了羟基分子的光谱。1968年又在人马座方向发现了氨分子的发射谱线。更值得注意的是，1969年在人马座上还发现了一个多原子的有机分子：甲醛分子。这个发现引起了科学界的高度重视。因为甲醛分子在适当的条件下可以转化为氨基酸，而氨基酸是生命物质的基本组成形式。这个发现可能意味着，在宇宙空间确实存在着生命产生的适宜条件。随着星际分子发现得越来越多，一门星际分子天文学也诞生了。
宇宙是神秘的，它正在等待着未来的天文学家去识破、猜度。
