Selon la théorie de la relativité générale, les objets massifs tels que les trous noirs courbent l’espace-temps autour d’eux. Cela signifie que les rayons lumineux passant à proximité d’un trou noir suivront la courbure de l’espace-temps et pourront former un chemin circulaire autour du trou noir, appelé sphère photonique.
La sphère photonique est l’orbite circulaire stable la plus interne pour les photons autour d’un trou noir. Les photons ou les particules lumineuses voyageant à l’intérieur de cette sphère continueront indéfiniment à orbiter autour du trou noir. Le rayon de la sphère photonique dépend de la masse du trou noir et il est proportionnel au rayon de Schwarzschild, qui est le rayon de l'horizon des événements du trou noir.
L'existence de la sphère photonique a été théoriquement prédite et étayée par des observations. Lorsque la lumière traverse le fort champ gravitationnel proche d’un trou noir, sa fréquence et sa longueur d’onde changent, entraînant des effets de lentille gravitationnelle. Ces effets ont été observés et étudiés dans diverses observations astronomiques, fournissant la preuve de la présence de trous noirs et de leur capacité à courber la lumière.
