Khối lượng làm bẻ cong ánh sáng. Đó là một dự đoán của thuyết tương đối rộng của Einstein, và nó đã được xác nhận nhiều lần. Khi một vật thể có khối lượng lớn như một thiên hà hoặc cụm thiên hà nằm giữa một nguồn sáng ở xa và người quan sát, lực hấp dẫn của nó sẽ bẻ cong ánh sáng từ nguồn sáng đó. Kết quả là hình ảnh của nguồn sáng được phóng đại, biến dạng hoặc tạo thành nhiều hình ảnh. Đó chính là hiện tượng thấu kính hấp dẫn.

Có ba loại thấu kính hấp dẫn. Thấu kính mạnh tạo ra các vòng cung, vành đai và nhiều ảnh rõ ràng. Nó xảy ra khi sự thẳng hàng gần như hoàn hảo và khối lượng lớn. Thấu kính yếu tạo ra những biến dạng tinh tế trong hình dạng của các thiên hà nền. Nó được sử dụng để lập bản đồ vật chất tối. Thấu kính vi mô tạo ra sự sáng lên ngắn ngủi của một ngôi sao khi một vật thể nhỏ gọn đi ngang qua phía trước nó. Nó được sử dụng để tìm kiếm các hành tinh ngoài hệ mặt trời và lỗ đen.

Hiện tượng thấu kính hấp dẫn là một công cụ, chứ không chỉ là một điều kỳ thú. Nó cho phép các nhà thiên văn học quan sát những thiên hà mà nếu không sẽ quá mờ nhạt. Nó lập bản đồ phân bố vật chất tối. Nó đo hằng số Hubble. Nó thậm chí còn kiểm tra thuyết tương đối rộng trong những điều kiện khắc nghiệt.

Chuẩn tinh bị khúc xạ ánh sáng đầu tiên được phát hiện vào năm 1979. Kể từ đó, hàng ngàn thấu kính khúc xạ đã được tìm thấy. Kính viễn vọng không gian James Webb đang tiếp tục tìm kiếm thêm, bao gồm cả một số thiên hà cổ xưa nhất trong vũ trụ.