Већина људи је упозната са алаткама астрономије: телескопима, специјализованим инструментима и базама података. Астрономи их користе, плус неке посебне технике за посматрање удаљених објеката. Једна од тих техника назива се "гравитационо сочивање".
Ова метода се једноставно ослања на осебујно понашање светлости током проласка поред огромних објеката. Гравитација тих региона, која обично садржи џиновске галаксије или галаксије, повећава светлост из веома удаљених звезда, галаксија и квазара. Посматрања помоћу гравитацијског сочивања помажу астрономима да истражују предмете који су постојали у најранијим епохама универзума. Они такође откривају постојање планета око удаљених звезда. На чудан начин, они такође откривају дистрибуцију Тамна материја који прожима свемир.
Концепт иза гравитационог сочива је једноставан: све у универзуму има масу и та маса има гравитационо повлачење. Ако је предмет довољно масиван, његово снажно гравитационо повлачење савијаће светлост током проласка. Гравитационо поље веома масивног објекта, попут планете, звезде или галаксије, галаксије или чак црне рупе, снажније повлачи предмете у оближњем простору. На пример, када светлосни зраци из удаљенијег предмета пролазе поред њих, они се захватају у гравитационом пољу, савијају се и поново усмеравају. Преусмерена "слика" је обично изобличен приказ удаљенијих објеката. У неким екстремним случајевима, читаве позадинске галаксије (на пример) могу се искривити у дуге, мршаве, налик на банане, дејством гравитационог сочива.
Идеја о гравитационом сочивању први пут је предложена у Ајнштајнова теорија опште релативности. Око 1912. године Ајнштајн је сам добио математику о томе како се светлост одбија и пролази кроз гравитационо поље Сунца. Његову идеју су астрономи тестирали током потпуног помрачења Сунца у мају 1919. године Артхур Еддингтон, Франк Дисон и тим посматрача стационирани у градовима широм Јужне Америке и Бразил. Њихова запажања доказала су да постоји гравитационо сочиво. Иако је током повијести постојало гравитационо сочивање, прилично је сигурно рећи да је први пут откривен у раним 1900-има. Данас се користи за проучавање многих појава и објеката у далеком универзуму. Звезде и планете могу изазвати гравитационе ефекте сочива, мада их је тешко открити. Гравитациона поља галаксија и кластера галаксије могу произвести уочљивије ефекте сочива. И, испоставило се да тамна материја (која има гравитациони ефекат) такође изазива сочивање.
Сада када астрономи могу да посматрају сочиво широм свемира, поделили су такве појаве у две врсте: јак сочива и слаба лећа. Јака сочива је прилично лако разумети - ако се то може видети људским оком на слици (рецимо, од Хуббле свемирски телескоп), онда је јак. С друге стране, слаба лећа се не може препознати голим оком. Астрономи морају да користе посебне технике да би посматрали и анализирали процес.
Због постојања тамне материје, све удаљене галаксије су малено слабе. Слабо сочиво се користи за откривање количине тамне материје у датом правцу у простору. То је невероватно корисно средство за астрономе, помаже им да разумеју расподелу тамне материје у космосу. Снажно сочиво такође им омогућава да виде далеке галаксије какве су биле у далекој прошлости, што им даје добру представу о томе какви су услови били пре милијарде година. Такође повећава светлост из веома удаљених објеката, попут најранијих галаксија, и често даје астрономима идеју о активности галаксија у младости.
Друга врста сочива која се зове „микроосвећивање“ обично проузрокује звезда која пролази испред друге или против удаљенијег објекта. Облик предмета можда неће бити изобличен, као што је то код јачих сочива, али интензитет светлости лута. То астрономима говори да је микролепсање вероватно било укључено. Занимљиво је да планете такође могу бити укључене у микросвештање док пролазе између нас и њихових звезда.
Гравитационо сочивање се јавља на свим таласним дужинама светлости, од радио и инфрацрвеног до видљивог и ултраљубичастог, што има смисла, јер су сви део спектра електромагнетног зрачења који их окупа универзум.
Прва гравитациона сочива (осим експеримента лећа против помрачења из 1919. године) откривена је 1979. године астрономи су погледали нешто што је названо "Твин КСО" .КСО је скраћеница за "квази звездани објект" или квазар. Првобитно су ови астрономи мислили да би овај предмет могао бити пар квазарских близанаца. Након пажљивих опажања помоћу Националног опсерваторија Китт Пеак у Аризони, астрономи су успели да утврде да не постоје два идентична квазара (удаљени веома активне галаксије) близу једно другом у свемиру. Уместо тога, то су заправо биле две слике удаљенијег квазара које су настале док је квазарина светлост пролазила поред врло велике гравитације дуж путање светлости. То опажање је урађено у оптичкој светлости (видљива светлост) и касније је потврђено радио-посматрањима коришћењем Веома велики низ у Новом Мексику.
Од тог времена откривени су многи објекти гравитационо посуђени. Најпознатији су Аинстеин прстенови, то су ленти предмети чија светлост чини „прстен“ око објекта који лећи. Приликом случајности када се удаљени извор, објектив који лечи и телескопи на Земљи сви поравнају, астрономи могу да виде прстен светлости. Они се зову "Аинстеинови прстенови", названи, наравно, за научника чији је рад предвиђао феномен гравитационог сочивања.
Још један познати лентирани објекат је квазар зван К2237 + 030, или Ајнштајнов крст. Када је светлост квазара неких 8 милијарди светлосних година од Земље прошла кроз галактику дугуљастог облика, створила је овај чудан облик. Појавиле су се четири слике квазара (пета слика у средини није видљива незаштићеном оку), стварајући дијамантски или укрштени облик. Галаксија која лечи је много ближа Земљи него квазар, на удаљености од око 400 милиона светлосних година. Овај објект је неколико пута примећен од стране Хуббле свемирски телескоп.
На скали космичке даљине, Хуббле свемирски телескоп редовно снима друге слике гравитационог сочива. У многим су погледима далеке галаксије упрте у лукове. Астрономи користе те облике да одреде расподелу масе у кластерима галаксија радећи сочива или да утврде њихову дистрибуцију тамне материје. Иако су те галаксије углавном превише слабе да би их се лако видело, гравитациона сочива чине их видљивим, преносећи информације кроз милијарде светлосних година да их астрономи проучавају.
Астрономи и даље проучавају ефекте сочива, посебно када су у питању црне рупе. Њихова интензивна гравитација такође лечи светлост, као што је приказано у овој симулацији користећи ХСТ слику неба за демонстрирање.