射电望远镜接收到的射电波产生机制有哪些？

我暂且理解题主想问的实际上是“射电辐射”产生机制有哪些。

如果是的话，那么这个问题问的很好。

因为辐射是天文学组成部分中非常重要的一环，是天文学家认识、研究、探索天体至关重要地途径。通过观测天体所发出的辐射，天文学家可以测量它们的位置、探索它们的运动规律、研究它们的物理性质、化学成分、内部结构、能量来源以及演过过程等。

天体辐射分为电磁辐射、引力波辐射、宇宙线辐射等，而电磁辐射是最普遍也最容易探测到的辐射。无论是题主提到的“射电波”，还是我们熟悉的可见光，亦或伽马射线、X射线、微波背景辐射等，都属于电磁波，电磁波的辐射类别自然而然的也就属于电磁辐射。

而由于地球大气较为透明，相比于其它波段，射电波段对选址的要求不高，且不收阳光影响可以全天候的进行观测，以及射电穿透力较强等因素，射电天文学在天文学的发展中扮演着重要的角色。

那么，问题随之而来：

射电波段的射电辐射是有什么机制产生的？

对于射电波段来说，大多数非热的宇宙射电辐射（类星体、射电星系、一般星系的的射电辐射、超新星遗迹的射电辐射）、甚至太阳的射电辐射过程的主要辐射机制叫做同步辐射。

什么是同步辐射？

所谓同步辐射，就是相对论性带电粒子在电磁场的作用下沿弯转轨道行进时所发出的电磁辐射。

同步辐射的产生机制是什么？

以类星体为例。

类星体会放出强烈的同步射电辐射，射电辐射的平均频谱指数为 $0.75$ ，一般大于 $0.4$ 称为陡谱，小于 $0.4$ 称为平谱。

根据类星体和活动星系核的统一模型，一般认为同步射电辐射是由喷流产生的。具体机制目前主要有两种理论，关键点在于宇宙线中的电子如何被加速到相对论性速度，从而产生强烈的同步辐射。

一种理论认为电子被激波加速到相对论性速度从而产生同步射电辐射，至于激波如何产生的，目前也有很多说法，比如一些天文学家认为活动星系核产生的风被吹到星系中，会与星际介质相互作用，从而产生激波；另一种理论认为是由辐射压压缩星际介质产生强磁场从而将电子加速到相对论性效应。

同步辐射的重要性表现在哪？（公式警告）

我们说了，这是相对论性带电粒子，那就要涉及一点相对论的知识了。

我们假设一个质量为 $m$ 、带电量为 $q$ 的粒子在磁感应强度为 $\overrightarrow B$ 、电场强度为 $\overrightarrow E$ 的磁场中运动，且满足牛顿方程的相对论形式：

$F^{\mu}\equiv ma^{\mu}=\frac{dP^{\mu}}{d\tau}$ （1），

其中 $F^{\mu}$ 是一个四维力矢量， $P^{\mu}\equiv mU^{\mu}=m\gamma_{v}\begin{pmatrix} c \\ \overrightarrow v \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} \frac{E}{c} \\ m\gamma_{v}\overrightarrow v \end{pmatrix}$ 是一个四维动量矢量， $a^{\mu}\equiv\frac{dU^{\mu}}{d\tau}$ 是四维加速度矢量， $U^{\mu}\equiv\frac{dx^{\mu}}{d\tau}$ 是四维速度矢量， $dx^{\mu}$ 是四维协变矢量， $\gamma_{v}=(1-\frac{v^{2}}{c^{2}})^{-\frac{1}{2}}$ 是洛伦兹因子， $\overrightarrow v=\frac{d\overrightarrow x}{dt}$ 是粒子速度， $d\tau=(1-\frac{v^{2}}{c^{2}})$ 是固有时微分元，即发生在同一空间地点（固定地点）（ $dx=dy=dz=0$ ）的两个事件之间的时间间隔。

由电磁场张量：

$T^{\mu}_{v}=\begin{bmatrix} 0 & -E_{x} & -E_{y} & -E_{z}\\ E_{x} & 0 & B_{z} & -B_{y}\\ E_{y} & -B_{z} & 0 & B_{x}\\E_{z} & B_{y} & -B_{x} & 0\end{bmatrix}$ （2），

我们可以得到四维洛伦兹力，电场项和磁场项分别写为 $\gamma q\overrightarrow v\cdot\overrightarrow E$ 和 $\gamma\frac{q}{c}\overrightarrow v\times\overrightarrow B$ 两部分。

则 $\left\{ \begin{aligned} &\frac{d}{dt}(\gamma m\overrightarrow v)=\frac{q}{c}\overrightarrow v\times\overrightarrow B \\ &\frac{d}{dt}(\gamma mc^{2})=q\overrightarrow v\cdot\overrightarrow B=0\\ \end{aligned} \right.$ （3），

第二个式子表明 $\gamma$ 或 $|v|$ 为常数，因此：

$m\gamma\frac{d\overrightarrow v}{dt}=\frac{q}{c}\overrightarrow v\times \overrightarrow B$ （4），

将速度分解成平行于磁场的分量 $v_{||}$ 和垂直于磁场的分量 $v_{\bot}$ ，则：

$\left\{ \begin{aligned} &\frac{dv_{||}}{dt}=0 \\ &\frac{dv_{\bot}}{dt}=\frac{q}{\gamma mc}\overrightarrow v\times\overrightarrow B\\ \end{aligned} \right.$ （5），

因此 $v_{||}$ 为常数，且如上文提到 $|v|$ 也为常数，所以 $v_{\bot}$ 也不随时间而变化。

方程（4）显然是一个圆周运动方程（圆周运动平面垂直于磁场方向，且有一个平行于磁场方向的常速度），因此粒子的运动应为一个频率为 $\omega_{B}=\frac{q\times\overrightarrow B}{\gamma mc}$ 的如图所示的螺旋运动：

粒子的加速度垂直于 $v_{\bot}$ 及 $\overrightarrow v$ ，因此将加速度分为垂直于 $\overrightarrow v$ 的分量 $a_{\bot}=\omega_{B}v_{\bot}=\frac{q}{\gamma mc}vBsin\alpha$ ，和平行于 $\overrightarrow v$ 的分量 $v_{||}=0$ ，则由相对论电子的辐射公式：