Daugelis žmonių yra susipažinę su astronomijos priemonėmis: teleskopais, specializuotais instrumentais ir duomenų bazėmis. Astronomai naudoja tuos, be to, keletą specialių metodų tolimiems objektams stebėti. Viena iš tų metodų yra vadinama „gravitaciniu lęšiu“.
Šis metodas remiasi tiesiog savitu šviesos elgesiu, kai ji sklinda šalia masyvių objektų. Tų regionų, kuriuose paprastai yra milžiniškos galaktikos ar galaktikų sankaupos, sunkumas padidina šviesą iš labai tolimų žvaigždžių, galaktikų ir kvazarų. Stebėjimai, naudojant gravitacinį lęšį, astronomams padeda ištirti objektus, egzistavusius pačiomis ankstyviausiomis Visatos epochomis. Jie taip pat atskleidžia planetų aplink tolimas žvaigždes egzistavimą. Be reikalo jie taip pat atskleidžia Juodoji medžiaga kuris persmelkia visatą.
Gravitacinio lęšio idėja yra paprasta: viskas Visatoje turi masę ir ta masė turi gravitacinį trauką. Jei objektas yra pakankamai masyvus, jo stiprus gravitacinis traukimas praeidamas pro šalį sulenks šviesą. Labai masyvaus objekto, pavyzdžiui, planetos, žvaigždės ar galaktikos, ar galaktikų sankaupos, ar net juodosios skylės gravitacinis laukas stipriau traukia artimoje erdvėje esančius objektus. Pavyzdžiui, kai praeina pro tolimesnį objektą sklindantys šviesos spinduliai, jie sugaunami gravitaciniame lauke, sulenkiami ir sufokusuojami. Pakartotinai sufokusuotas „vaizdas“ paprastai yra iškreiptas tolimesnių objektų vaizdas. Kai kuriais kraštutiniais atvejais, veikiant gravitaciniam lęšiui, visos fono galaktikos (pavyzdžiui) gali būti iškreiptos į ilgas, liesas ir bananus primenančias formas.
Gravitacinio lęšio idėja pirmiausia buvo pasiūlyta 2007 m Einšteino bendrojo reliatyvumo teorija. Apie 1912 m. Einšteinas pats apskaičiavo, kaip šviesa turi būti nukreipta pro Saulės gravitacinį lauką. Vėliau jo idėja buvo patikrinta per visą Saulės užtemimą 1919 m. Gegužės mėn. Astronomų Arthuras Eddingtonas, Frankas Dysonas ir stebėtojų komanda, dislokuota miestuose visoje Pietų Amerikoje ir Brazilija. Jų pastebėjimai įrodė, kad egzistuoja gravitacinis lęšis. Nors gravitacinis lęšis egzistavo per visą istoriją, gana drąsiai galima teigti, kad jis pirmą kartą buvo atrastas 1900-ųjų pradžioje. Šiandien jis naudojamas tyrinėti daugelį reiškinių ir objektų tolimojoje visatoje. Žvaigždės ir planetos gali sukelti gravitacinį lęšio efektą, nors juos sunku aptikti. Galaktikų ir galaktikų sankaupų gravitaciniai laukai gali sukelti labiau pastebimus lęšių efektus. Ir dabar paaiškėja, kad tamsiosios medžiagos (turinčios gravitacinį poveikį) taip pat sukelia lęšį.
Dabar, kai astronomai gali stebėti objektyvą visoje visatoje, jie suskirstė tokius reiškinius į du tipus: stiprus lęšiai ir silpni lęšiai. Stiprų lęšį gana nesunku suprasti - jei atvaizde jį galima pamatyti žmogaus akimi (tarkim, nuo Hablo kosminis teleskopas), tada jis yra stiprus. Kita vertus, silpnų lęšių plika akimi negalima aptikti. Norėdami stebėti ir analizuoti procesą, astronomai turi naudoti specialius metodus.
Dėl tamsiosios materijos egzistavimo visos tolimos galaktikos yra maža silpnaprotėvė. Silpnas lęšis naudojamas tamsiosios medžiagos kiekiui aptikti tam tikra kryptimi erdvėje. Tai nepaprastai naudinga priemonė astronomams, padedanti jiems suprasti tamsiosios medžiagos pasiskirstymą kosmose. Stiprus lęšis taip pat leidžia jiems pamatyti tolimas galaktikas tokias, kokios buvo tolimoje praeityje, ir tai suteikia jiems gerą supratimą, kokios buvo sąlygos prieš milijardus metų. Tai taip pat padidina labai tolimų objektų, tokių kaip ankstyvosios galaktikos, šviesą ir dažnai suteikia astronomams įspūdį apie galaktikų veiklą dar jaunystėje.
Kitą objektyvo tipą, vadinamą „mikrotraukimu“, paprastai sukelia žvaigždė, einanti priešais kitą arba prieš tolimesnį objektą. Objekto forma gali būti neiškreipta, kaip tai daroma naudojant stipresnį lęšį, tačiau šviesos stipris kinta. Tai sako astronomams, kad greičiausiai tai susiję su mikrobanga. Įdomu tai, kad planetos taip pat gali dalyvauti mikrolentelėse, kai jos praeina tarp mūsų ir jų žvaigždžių.
Gravitacinis lęšis atsiranda visuose šviesos bangos ilgiuose, nuo radijo ir infraraudonųjų spindulių iki matomų ir ultravioletinių, yra prasminga, nes jie visi yra elektromagnetinės spinduliuotės spektro dalis visata.
Pirmasis gravitacinis lęšis (išskyrus 1919 m. Užtemimo objektyvo eksperimentą) buvo atrastas 1979 m., Kai astronomai pažvelgė į tai, kas vadinama „Twin QSO“ .QSO yra trumpinys „beveik žvaigždžių objektas“ arba kvazaris. Iš pradžių šie astronomai manė, kad šis objektas gali būti kvazarinių dvynių pora. Atidžiai stebėję naudodamiesi Kitt Peak nacionaline observatorija Arizonoje, astronomai sugebėjo išsiaiškinti, kad nebuvo dviejų vienodų kvazarų (tolimų labai aktyvios galaktikos) šalia vienas kito kosmose. Vietoj to, tai iš tikrųjų buvo du tolimesnio kvazaro atvaizdai, kurie buvo sukurti, kvazaro šviesai einant šalia labai didžiulės gravitacijos šviesos kelyje. Šis stebėjimas buvo atliktas optinėje šviesoje (matomoje šviesoje) ir vėliau buvo patvirtintas radijo stebėjimais naudojant Labai didelis masyvas Naujojoje Meksikoje.
Nuo to laiko buvo atrasta daug gravitaciniu požiūriu objektyvų. Garsiausi yra Einšteino žiedai, kurie yra lęšiai, kurių šviesa aplink „objektyvą“ sudaro „žiedą“. Atsitiktinai, kai tolimas šaltinis, objektyvas ir teleskopai Žemėje sutampa, astronomai gali pamatyti šviesos žiedą. Jie vadinami „Einšteino žiedais“, žinoma, mokslininkams, kurių darbai numatė gravitacinių lęšių reiškinį.
Kitas garsus objektyvo objektas yra kvazaras, vadinamas Q2237 + 030, arba Einšteino kryžius. Kai maždaug 8 milijardų šviesmečių kvartaras nuo Žemės praėjo pro pailgos formos galaktiką, ji sukūrė šią keistą formą. Pasirodė keturi kvazaro atvaizdai (penktas vaizdas centre nematomas be akies), sukuriant deimanto ar kryžiaus pavidalą. Objektyvą skleidžianti galaktika yra daug arčiau Žemės nei kvazaris, maždaug 400 milijonų šviesmečių atstumu. Šis objektas keletą kartų buvo pastebėtas Hablo kosminis teleskopas.
Kosminio atstumo skalėje Hablo kosminis teleskopas reguliariai fotografuoja kitus gravitacinio lęšio vaizdus. Daugelyje jos nuomonių tolimosios galaktikos yra sukapotos į lankus. Astronomai naudoja šias formas, norėdami nustatyti masės pasiskirstymą galaktikų klasteriuose, kurie daro objektyvą, arba išsiaiškinti, kaip jie paskirstė tamsiąją medžiagą. Nors šios galaktikos paprastai yra per silpnos, kad būtų lengvai matomos, gravitacinis lęšis daro jas matomas, perduodamas informaciją per milijardus šviesmečių, kad astronomai galėtų mokytis.
Astronomai toliau tiria lęšių poveikį, ypač kai yra juodosios skylės. Jų intensyvus sunkis taip pat skleidžia šviesą, kaip parodyta šiame modeliavime, pademonstruoti naudojant HST dangaus vaizdą.