Co to jest ugięcie grawitacyjne światła?
Ugięcie grawitacyjne (ang. gravitational deflection of light) to zakrzywienie toru promienia świetlnego w polu grawitacyjnym masy – zjawisko przewidziane przez ogólną teorię względności Einsteina (1915), zgodnie z którą masa zakrzywia czasoprzestrzeń i zmienia tory poruszających się przez nią obiektów, w tym fotonów. Einstein obliczył, że pełne ugięcie przez Słońce wynosi 1,75 arcsec – dwukrotnie więcej niż prognozowała newtonowska grawitacja.
Pierwsze potwierdzenie eksperymentalne: ekspedycja Arthura Eddingtona na wyspę Principe podczas całkowitego zaćmienia Słońca 29 maja 1919 roku zmierzyła odchylenie pozornych pozycji gwiazd blisko tarczy Słońca i potwierdziła wartość Einsteina w granicach błędu ok. 20% – natychmiast okrzyknięte wielkim sukcesem OTW i ogłoszone na pierwszych stronach gazet (’Einstein has it’). Dziś ugięcie grawitacyjne jest mierzone z precyzją < 0,01% przez obserwacje radiowe (VLBI). Soczewkowanie grawitacyjne: efekt ugięcia przez masywne obiekty (galaktyki, gromady galaktyk) prowadzi do powstawania wielokrotnych obrazów, łuków i pierścieni Einsteina (Einstein ring) w tle. Słabe soczewkowanie (weak lensing) deformuje kształty odległych galaktyk – narzędzie do mapowania ciemnej materii (np. Bullet Cluster). Silne soczewkowanie tworzy spektakularne łuki i kwazary poczwórne (Einstein cross Q2237+030). Mikrosoczewkowanie (microlensing) – krótkotrwałe wzmocnienie blasku przez przemieszczające się gwiazdy lub planety – OGLE i MOA wykorzystują to do wykrywania egzoplanet.
Ugięcie grawitacyjne i soczewkowanie są standardowymi narzędziami nowoczesnej kosmologii: mapa ciemnej materii przez słabe soczewkowanie w Cosmic Shear Surveys (DES, KiDS, Euclid) i pomiar stałej Hubble’a przez soczewkowane kwazary (H0LiCOW, TDCOSMO).