La masse courbe la lumière. C'est une prédiction de la relativité générale d'Einstein, maintes fois confirmée. Lorsqu'un objet massif, comme une galaxie ou un amas de galaxies, se trouve entre une source lointaine et un observateur, sa gravité courbe la lumière émise par cette source. Il en résulte une image agrandie, déformée ou multiple de la source : c'est l'effet de lentille gravitationnelle.

Il existe trois types de lentilles gravitationnelles. Les lentilles gravitationnelles fortes produisent des arcs, des anneaux et des images multiples bien visibles. Elles se produisent lorsque l'alignement est quasi parfait et que la masse est importante. Les lentilles gravitationnelles faibles induisent de subtiles distorsions dans la forme des galaxies d'arrière-plan. Elles servent à cartographier la matière noire. Les microlentilles gravitationnelles provoquent une brève augmentation de la luminosité d'une étoile lorsqu'un objet compact passe devant elle. Elles sont utilisées pour détecter les exoplanètes et les trous noirs.

L'effet de lentille gravitationnelle est un outil, pas une simple curiosité. Il permet aux astronomes d'observer des galaxies qui seraient autrement trop faibles. Il permet de cartographier la distribution de la matière noire. Il permet de mesurer la constante de Hubble. Il permet même de tester la relativité générale dans des conditions extrêmes.

Le premier quasar à lentille gravitationnelle a été découvert en 1979. Depuis, des milliers de lentilles ont été découvertes. Le télescope spatial James Webb en découvre encore davantage, notamment certaines des galaxies les plus anciennes de l'univers.