Die Gravitationslinse ist ein astronomisches Phänomen, das beobachtet wird, wenn ein massereiches Objekt wie ein Galaxienhaufen oder ein Schwarzes Loch Licht von einer sehr weit entfernten Lichtquelle wie einem Quasar (junge und helle Galaxie) beugt. Dies geschieht aufgrund der Gravitationsverzerrung der Raumzeit, die erstmals von Albert Einstein in seiner Allgemeinen Relativitätstheorie beschrieben wurde. Sie wird in Analogie zu einer herkömmlichen Linse als Gravitationslinse bezeichnet. Beide können Licht biegen, aber in diesem Fall ist der Mechanismus ganz anders – anstatt Licht mit gekrümmter Materie zu biegen, wird in diesem Fall die Raumzeit selbst gekrümmt.
Gravitationslinsen können dazu führen, dass entfernte Quasare an Orten erscheinen, an denen sie nicht wirklich existieren. Da das Licht im Gravitationsschacht eines massiven Objekts gebeugt wird, weicht der scheinbare Standort vom tatsächlichen Standort ab. Gravitationslinsen können auch dazu führen, dass mehrere Bilder eines Quasars am Himmel erscheinen – Licht wird in beide Richtungen um das massive Objekt herum gebeugt, wodurch das Mehrfachbild erzeugt wird. Der „Twin Quasar“ Q0597+561, auch bekannt als Old Faithful, ist das erste bestätigte Objekt, das aufgrund des Gravitationslinseneffekts zweimal am Himmel erscheint. Jedes der Bilder des Quasars ist am Himmel um 6 Grad getrennt. Obwohl Fritz Zwicky 1937 postulierte, dass Galaxienhaufen als Gravitationslinsen wirken könnten, wurde der Effekt erst 1979 durch Beobachtungen bestätigt.
Es gibt drei Arten von Gravitationslinsen. Es gibt starke Linseneffekte, bei denen leicht sichtbare Verzerrungen sichtbar sind, wie z. B. Einsteinringe, Mehrfachbilder oder Bögen. Dies sind die seltensten Gravitationslinsen. Hinzu kommt ein schwacher Linseneffekt, der nur durch umfangreiche statistische Analysen von Sternen- und Galaxienfeldern aufgedeckt werden kann. Diese Linsenform zeigt sich als leichte Dehnung zur Linsenmitte hin. Letzteres ist das Mikrolinsensystem, das ziemlich selten ist, sich aber als das nützlichste für astronomische Studien erwiesen hat. Mikrolinsen manifestieren sich als leichte Änderungen der Leuchtkraft von nahen Objekten (innerhalb unserer Galaxie), die durch Sternenlinsen verursacht werden. Es kann eine Herausforderung sein, echte Mikrolinsen von Helligkeitsänderungen von Sternen aus anderen Gründen (variable Sterne, Novae usw.) zu unterscheiden.