Πώς μπορεί να επηρεαστεί ένα φωτόνιο, να επηρεάζεται από τη βαρύτητα;
Ακολουθεί μια γενική εξήγηση για το πώς επηρεάζονται τα φωτόνια από τη βαρύτητα:
Βαρβική φακή:Όταν το φως περνάει κοντά σε μαζικά αντικείμενα, όπως τα αστέρια, οι γαλαξίες ή οι μαύρες τρύπες, η βαρύτητα αυτών των αντικειμένων μπορεί να προκαλέσει κάμψη ή παραμόρφωση στο μονοπάτι του φωτός. Αυτό το αποτέλεσμα, γνωστό ως βαρυτικό φακό, είναι συνέπεια της καμπυλότητας του χωροχρόνου που προκαλείται από την παρουσία μάζας. Όσο πιο τεράστιο είναι το αντικείμενο, τόσο ισχυρότερο είναι το βαρυτικό φακό που παράγει.
Βαρβική μετατόπιση:Όταν τα φωτόνια ταξιδεύουν σε ένα βαρυτικό πεδίο, η συχνότητα ή η ενέργεια τους μπορούν να αλλάξουν. Καθώς τα φωτόνια κινούνται προς μια περιοχή με ισχυρότερο βαρυτικό πεδίο, χάνουν ενέργεια, με αποτέλεσμα τη μετατόπιση της συχνότητας τους προς το κόκκινο άκρο του φάσματος. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται βαρυτική redshift. Αντίθετα, τα φωτόνια που ανεβαίνουν από ένα βαρυτικό πεδίο κερδίζουν ενέργεια και υποβάλλονται σε μια στροφή προς το μπλε άκρο του φάσματος, γνωστό ως βαρυτικό Blueshift.
Διαστολή χρόνου βαρύτητας:Σύμφωνα με τη θεωρία της γενικής σχετικότητας, η παρουσία βαρύτητας μπορεί να επιβραδύνει το πέρασμα του χρόνου. Αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό ως διαστολή χρόνου βαρύτητας. Τα φωτόνια, όπως όλα τα άλλα σωματίδια, επηρεάζονται από τη διαστολή χρόνου. Καθώς ταξιδεύουν μέσα από ένα ισχυρό βαρυτικό πεδίο, ο χρόνος επιβραδύνεται για αυτούς, οδηγώντας σε ένα τέντωμα ή επέκταση στο μήκος κύματος τους. Αυτό το αποτέλεσμα συμβάλλει στην βαρυτική κόκκινη μετατόπιση των φωτονίων.
Συνοπτικά, ενώ τα φωτόνια είναι σωματίδια χωρίς μάζα, η ενέργεια και η ορμή τους επιτρέπουν να επηρεάζονται από τη βαρύτητα. Οι επιδράσεις της βαρύτητας στα φωτόνια παρατηρούνται ως βαρυτική φακή, βαρυτική ερυθρά μετατόπιση και διαστολή χρόνου βαρύτητας. Αυτά τα φαινόμενα διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο σε διάφορες αστροφυσικές παρατηρήσεις και έχουν επαληθευτεί πειραματικά, υποστηρίζοντας τις προβλέψεις της γενικής σχετικότητας.
