Las lentes gravitatorias, también llamados espejismos gravitatorios, son una consecuencia de la curvatura de la trayectoria de la luz y una de las pruebas clásicas de la «Teoría de la Relatividad General» de Einstein. Este efecto se produce cuando una gran concentración de masa, generalmente una o varias galaxias, se encuentra situada en algún punto próximo a la línea de visión que une al observador con una fuente luminosa lejana, un cuásar, muy distante de ambos. En ese caso, la luz que viaja entre la fuente y el observador puede, debido a la curvatura gravitatoria, seguir dos caminos diferentes, uno a cada lado de la concentración de masa, lo que da como resultado que se observen dos “imágenes” idénticas de la fuente. Por tanto, la concentración de masa actúa como una especie de lente frente a los rayos que provienen de la fuente.

Las lentes gravitatorias pueden servir como pruebas de la estructura galáctica. El efecto lente debido a galaxias se encuentra ligeramente influenciado por la materia oscura intergaláctica, pero una buena parte de esta materia está distribuida en grandes escalas, en cúmulos e incluso supercúmulos. Fue en 1986 cuando se comprobó que los arcos vistos en cúmulos de galaxias eran de hecho imágenes distorsionadas de galaxias muy débiles de fondo cuya intensidad había sido amplificada. Estos cúmulos servirán por tanto como “telescopios”, amplificando los objetos de fondo. Esto ofrece, en principio, la posibilidad de detectar supernovas brillantes que se encuentren en posiciones muy lejanas y detalles en la imagen de una galaxia débil debido a estrellas individuales. En ocasiones, en lugar de arcos se han detectado círculos enteros (Anillos de Einstein, 1988).

En caso de que el objeto que actúa como lente no tenga una masa suficiente como para producir imágenes distorsionadas del tipo arco o anillo, lo que se verán son varias imágenes normales de un mismo objeto. Si la emisión del cuásar es variable, las fluctuaciones en cada imagen deberían estar correlacionadas: dado que el tiempo de viaje de la luz a lo largo de diferentes caminos varía de imagen a imagen, las curvas de luz observadas tendrán la misma forma, pero trasladadas en el tiempo.