質量會使光線彎曲。這是愛因斯坦廣義相對論的預言，並且已被多次證實。當像星系或星系團這樣的大質量天體位於遙遠光源和觀測者之間時，它的引力會使光源發出的光線彎曲。其結果是光源的影像被放大、扭曲或出現多個像。這就是重力透鏡效應。
引力透鏡效應分為三種。強引力透鏡效應會產生明顯的弧形、環狀結構和多重影像。這種情況發生在天體排列近乎完美且品質較大時。弱重力透鏡效應會使背景星系的形狀產生細微的扭曲。它被用來繪製暗物質分佈圖。微重力透鏡效應是指當緻密天體從恆星前方經過時，恆星會短暫變亮。它被用來尋找系外行星和黑洞。
重力透鏡效應是一種工具，而不僅僅是一種奇觀。它使天文學家能夠觀測到原本亮度太暗的星系。它可以繪製暗物質的分佈圖，測量哈伯常數，甚至可以在極端條件下檢驗廣義相對論。
第一個重力透鏡類星體於1979年被發現。自那以後，人們已經發現了數千個重力透鏡。詹姆斯韋伯太空望遠鏡不斷發現更多重力透鏡，其中包括宇宙中最古老的一些星系。
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