Общей теорией относительности Эйнштейна было предсказано существование объектов, которые искажаются под воздействием массы. В отличие от Эйнштейна, Ньютон считал, что свет распространяется только по прямой.
Но все-таки гравитационное поле тела может искажать пространство, изгибая траекторию движения света, подобно тому, как это делает линза.
Можно смоделировать влияние гравитационного поля на объекты благодаря простейшему примеру с изображением галактики и линзой на лупе. Для этого на небольшом расстоянии от наблюдателя нужно поместить наблюдаемый предмет, в данном случае изображение, а между ними установить лупу. Из-за линзы — преграждающего тела — свет от «удаленной» галактики попадает к наблюдателю искаженным.
Искажение света наблюдается и в космосе, в таких масштабах этот эффект называется гравитационным линзированием. Лучше всего он заметен при нахождении между телом и наблюдателем объекта с большой массой, вроде галактики. Соблюдение этого условия, позволяет наблюдать сильное гравитационное линзирование. Хотя искажение могут вызывать даже звезды. Впервые эффект линзирования был изучен с помощью звезд.
Во времена разработки теории относительности не было возможности подтвердить линзирование, хотя его можно было наблюдать даже в нашей Солнечной системе. Ведь максимально изогнуть свет могла ближайшая к Земле звезда Солнце.
В 1917 году Фрэнк Уотсон все же решился на эксперимент. Он начал искать способы проверить теорию Эйнштейна, которая гласит, что положение звезд во время нахождения у диска солнца должно меняться. Эксперимент поставили через 2 года. Наблюдения происходили в фазу полного солнечного затмения, когда луна полностью заслонила его диск. В это время измерили положение звезд, относительно солнечного круга, а затем сравнили результаты с их обычным положением.
Оказалось, что они переместились, хотя так и остались визуально в ореоле Солнца. Это стало доказательством теории Эйнштейна, согласно которой массивные объекты искажают пространство, а также траекторию движения света. Последующие эксперименты лишь подтверждали это.
Линзирование проявляется при прохождении света вблизи темной материи, хотя она сама не видна, но имеет гравитацию. Поэтому все галактики, пролегающие за темной материей, для нас хоть и слабо, но обязательно искажены. Существенно видоизменяют объекты черные дыры — источники сверхсильной гравитации.
Если космическая «линза» полностью перекрывает удаленный объект, наблюдатели видят кольцо или крест Эйнштейна. В этих случаях мы видим четыре разрозненные точки или диаметральную сферу без сердцевины. На самом деле это один объект, подверженный линзированию.
С помощью линзирования доказали существование темной материи, и до сих пор таким способом отслеживают ее количество и местонахождение. Кроме того, посредством линзирования обнаруживают новые галактики, экзопланеты, а еще космические «линзы» увеличивают близкорасположенные к линзе объекты и их можно лучше рассмотреть.
