Kan tyngdkraften böja av ljus från stjärnor?

Man skulle kunna tro att tyngdkraften inte kan avböja en ljusstråle, då ljuspartiklar inte har någon massa. Inte desto mindre har astronomerna sedan 1919 kunnat observera att solen avböjer ljuset från avlägsna stjärnor. Detta fenomen möter vi också i de så kallade gravitationslinserna, som innebär att en stor galax kan avböja ljuset från ännu avlägsnare himlakroppar som kvasarer. Tyngdkraftfält kan således fungera som en typ av linser, och det utnyttjas i den moderna astronomin till att utforska universums avlägsnaste delar. Förklaringen på ljusets avböjning i tyngdkraftfält finns i Einsteins allmänna relativitetsteori. Teorin beskiver hur tyngdkraftfältet runt en kropp som solen kan ändra själva rummets form. Det som sker är att tyngdkraftfältet kröker rummet. Man kan föreställa sig att solen är placerad på en gummihinna som illustrerar själva rummet. Solen skapar nu med sin tyngd en fördjupning i gummit. Ljuset tvingas därför att följa den böjda gummihinnan, och vi ser det som en avböjning av ljuset. Precis som förväntat är denna avböjning störst för ljusstrålar som passerar tätt förbi solen. I verkligheten gör ljuset bara vad det alltid har gjort, nämligen att följa den kortaste vägen mellan två punkter. I ett platt rum är den kortaste vägen den raka linjen mellan punkterna. I ett krökt rum är det den så kallade geodetiska kurvan. Slutligen är det inte helt korrekt att säga att ljuspartiklar (fotoner) saknar massa. I relativitetsteorin är massa och energi två sidor av samma sak. Jämför Einsteins berömda formel E = mc2. Därför är det faktiskt möjligt att tillskriva en foton en så kallad relativistisk massa som bestäms av dess energi. I princip kan man använda den klassiska tyngdlagen till att beräkna fotonens avböjning, men för att få det korrekta värdet av avböjningen måste man använda den allmänna relativitets-teorin för rörelse i tyngdkraftfält.