Même si les photons, en tant que quanta de lumière, n’ont effectivement pas de masse, ils possèdent de l’énergie et de la quantité de mouvement. La gravité exerce une influence sur la trajectoire de tout ce qui transporte de l'énergie ou de l'élan, y compris les photons.

Voici une explication générale de la façon dont les photons sont affectés par la gravité :

Lentille gravitationnelle :lorsque la lumière passe à proximité d'objets massifs, tels que des étoiles, des galaxies ou des trous noirs, la gravité de ces objets peut provoquer une courbure ou une distorsion du trajet de la lumière. Cet effet, appelé lentille gravitationnelle, est une conséquence de la courbure de l’espace-temps induite par la présence de masse. Plus l’objet est massif, plus la lentille gravitationnelle qu’il produit est forte.

Redshift gravitationnel :lorsque les photons traversent un champ gravitationnel, leur fréquence ou leur énergie peuvent changer. À mesure que les photons se déplacent vers une région où le champ gravitationnel est plus fort, ils perdent de l’énergie, ce qui entraîne un déplacement de leur fréquence vers l’extrémité rouge du spectre. Ce phénomène est appelé redshift gravitationnel. À l’inverse, les photons sortant d’un champ gravitationnel gagnent de l’énergie et subissent un déplacement vers l’extrémité bleue du spectre, appelé décalage vers le bleu gravitationnel.

Dilatation gravitationnelle du temps :Selon la théorie de la relativité générale, la présence de la gravité peut ralentir le passage du temps. Ce phénomène est connu sous le nom de dilatation gravitationnelle du temps. Les photons, comme toutes les autres particules, sont affectés par la dilatation du temps. Lorsqu’ils traversent un champ gravitationnel puissant, le temps ralentit pour eux, entraînant un étirement ou une expansion de leur longueur d’onde. Cet effet contribue au redshift gravitationnel des photons.

En résumé, même si les photons sont des particules sans masse, leur énergie et leur impulsion leur permettent d'être influencés par la gravité. Les effets de la gravité sur les photons sont observés sous forme de lentille gravitationnelle, de redshift gravitationnel et de dilatation temporelle gravitationnelle. Ces phénomènes jouent un rôle important dans diverses observations astrophysiques et ont été vérifiés expérimentalement, confortant les prédictions de la relativité générale.