Kan gravitasjonen avbøye lys fra stjerner?

Umiddelbart skulle man ikke trodd at gravitasjonenkan avbøye en lysstråle, for lyspartikler har ingen masse. Ikke desto mindre har astronomene siden 1919 kunnet observere at Solen avbøyer lyset fra fjerne stjerner. Vi møter også fenomenet i de såkalte gravitasjonslinsene, der en stor galakse kan avbøye lyset fra enda fjernere himmellegemer som kvasarer. Gravitasjonsfeltene kan altså virke som en form for linser, og det drar man nytte av nettopp i den moderne astronomien for å utforske universets fjerneste strøk. Forklaringen på lysets avbøyning i gravitasjonsfelter står å lese i Einsteins allmenne relativitetsteori. Den beskriver hvordan gravitasjonsfeltet rundt et legeme som Solen kan endre selve rommets form. Det som skjer, er at gravitasjonsfeltet krummer rommet. Man kan tenke seg at Solen er plassert på en gummihinne som illuderer selve rommet. Solens tyngde skaper da en fordypning i hinnen. Lyset tvinges derfor til å følge den utbulede gummihinnen, noe vi oppfatter som en avbøyning av lyset. Som forventet er denne avbøyningen størst for lysstråler som passerer Solen på nært hold. I realiteten gjør ikke lyset annet enn det det alltid har gjort, nemlig å ta den korteste veien mellom to punkter. I et plant rom er den korteste veien den rette linjen mellom punktene. I et krumt rom er det en såkalt geodetisk kurve. For øvrig er det ikke helt korrekt å si at lyspartikler (fotoner) er uten masse. I relativitetsteorien er masse og energi to sider av samme sak, konferer Einsteins berømte formel E = mc2. Derfor er det faktisk mulig å tillegge et foton en såkalt relativistisk masse som er bestemt av dets energi. I prinsippet er det mulig å bruke den klassiske gravitasjonsloven til å beregne fotonets avbøyning. Men for å finne den korrekte verdien av avbøyningen må man bruke den allmenne relativitetsteorien for bevegelse i gravitasjonsfelter.