شعاع الضوء، عند مروره بجسم ضخم، ينحرف قليلًا عن مساره — مثل تيار الماء الذي يلتف حول حجر في جدول. في النظام الشمسي، هناك العديد من هذه "الأحجار": الكواكب، وأقمارها، والكويكبات. وكل واحد منها بجاذبيته يحني مسار الضوء القادم من النجوم البعيدة.
حسب مؤلفو المقالة هذا الانحراف للحالة التي يكون فيها مصدر الضوء والراصد على مسافة محدودة من الجسم الضخم. الراصد، على سبيل المثال، يقع عند نقطة لاغرانج L2 في نظام الشمس-الأرض (وهي نقطة خاصة في الفضاء حيث يمكن للتلسكوب أن "يعلق" ثابتًا بالنسبة للأرض والشمس). يمكن أن تكون الأجسام بأي شكل، وبأي بنية داخلية ودوران — جاذبيتها توصف بمجموعة كاملة من العزوم متعددة الأقطاب الكتلية والدورانية المتغيرة مع الزمن (وهو وصف رياضي لتوزيع الكتلة والدوران).
بالنسبة للأجسام المتناظرة محوريًا (تلك التي تبدو متشابهة عند الدوران حول محور)، يُعبر عن الانحراف من خلال كثيرات حدود تشيبيشيف — وهي مجموعة من الدوال الرياضية التي تسمح بوصف العلاقات المعقدة بشكل مضغوط. بفضل هذا، يمكن حساب الانحراف بأي دقة، مع الأخذ في الاعتبار جميع العزوم متعددة الأقطاب.
لقد تبين أن الانحراف الكلي للضوء — عندما يكون المصدر والراصد على مسافة لا نهائية من الجسم — يمثل الحد الأعلى لأي حالة حقيقية. هذا مثل أن أقصى انحناء لتيار الماء حول حجر يتحقق عندما يكون الحجر في جدول طويل وهادئ بلا نهاية.
هذه الحسابات ضرورية للقياسات الفلكية المستقبلية بدقة تصل إلى أقل من ميكروثانية قوسية. هذه الدقة ستسمح، على سبيل المثال، بتحديد مواقع النجوم بشكل أكثر دقة واختبار القوانين الأساسية للفيزياء.
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2608.15658v1
The effect of deflection of a light signal that propagates through the gravitational field of a solar system body at rest is considered in the case that the source and the observer are at a finite distance from the body. The observer is assumed to be located somewhere nearby the Earth, for instance at Lagrange point L2 of the Sun-Earth system, while the spatial position of the celestial light source is arbitrary. The gravitational fields in the exterior of the bodies are described by the full set of time-dependent mass-multipoles and spin-multipoles of these bodies. So the gravitating bodies can be of arbitrary shape, inner structure and rotational motion. The unit tangent vector of the light trajectory at the position of the observer is determined in the 1PN and 1.5PN approximation of the post-Newtonian (PN) scheme. A simplified expression for the unit tangent vector is obtained, where all terms are neglected that together contribute less than 10 nano-arcseconds in light deflection for all astrometric configurations between source, body and observer. It is shown that in the case of an axi-symmetric body the unit tangent vector of the light ray as well as the light deflection are given in terms of Chebyshev polynomials. This fact allows for determining the effect of light deflection in the gravitational fields of the bodies up to any order of the mass-multipoles and spin-multipoles. It is shown that the total light deflection, that is the angle of light deflection where source and observer are located at infinite spatial distance from the body, represents an upper limit of the effect of light deflection. These investigations are aiming at astrometric measurements on the sub-micro-arcsecond level of accuracy.
انحراف الضوء بجاذبية الشمس يبلغ فقط 1,75 ثانية قوسية — وهي الزاوية التي يُرى بها إصبع على مسافة ذراع ممدودة، مقسومة على ألف.