Ο βαρυτικός φακός είναι ένα αστρονομικό φαινόμενο που παρατηρείται όταν ένα τεράστιο αντικείμενο, όπως ένα σμήνος γαλαξιών ή μια μαύρη τρύπα, λυγίζει το φως από μια πολύ μακρινή πηγή φωτός, όπως ένα κβάζαρ (νεαρός και φωτεινός γαλαξίας). Αυτό συμβαίνει λόγω της βαρυτικής στρέβλωσης του χωροχρόνου που περιγράφηκε για πρώτη φορά από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν στη γενική θεωρία της σχετικότητας. Ονομάζεται βαρυτικός φακός κατ’ αναλογία με έναν συμβατικό φακό. Και τα δύο μπορούν να κάμψουν το φως, αλλά σε αυτή την περίπτωση ο μηχανισμός είναι πολύ διαφορετικός — αντί να κάμπτεται το φως χρησιμοποιώντας καμπύλη ύλη, σε αυτήν την περίπτωση ο ίδιος ο χωροχρόνος καμπυλώνεται.
Ο βαρυτικός φακός μπορεί να προκαλέσει την εμφάνιση μακρινών κβάζαρ σε τοποθεσίες όπου στην πραγματικότητα δεν υπάρχουν. Επειδή το φως κάμπτεται στο φρεάτιο βαρύτητας ενός τεράστιου αντικειμένου, η φαινομενική θέση αποκλίνει από την πραγματική θέση. Οι βαρυτικοί φακοί μπορούν επίσης να προκαλέσουν την εμφάνιση πολλαπλών εικόνων ενός κβάζαρ στον ουρανό — το φως κάμπτεται γύρω από το τεράστιο αντικείμενο και προς τις δύο κατευθύνσεις, παράγοντας έτσι την πολλαπλή εικόνα. Το “Twin Quasar” Q0597+561, γνωστό και ως Old Faithful, είναι το πρώτο επιβεβαιωμένο αντικείμενο που εμφανίστηκε δύο φορές στον ουρανό λόγω του φαινομένου του βαρυτικού φακού. Κάθε μία από τις εικόνες του κβάζαρ χωρίζεται στον ουρανό κατά 6 μοίρες. Αν και ο Fritz Zwicky υπέθεσε ότι τα σμήνη γαλαξιών θα μπορούσαν να λειτουργήσουν ως βαρυτικοί φακοί το 1937, μόλις το 1979 το φαινόμενο επιβεβαιώθηκε με παρατήρηση.
Υπάρχουν τρεις τύποι βαρυτικών φακών. Υπάρχει ισχυρός φακός, όπου είναι ορατές εύκολα ορατές παραμορφώσεις, όπως δακτύλιοι Αϊνστάιν, πολλαπλές εικόνες ή τόξα. Αυτοί είναι οι πιο σπάνιοι βαρυτικοί φακοί. Έπειτα, υπάρχει ο ασθενής φακός, ο οποίος μπορεί να αποκαλυφθεί μόνο με εκτενή στατιστική ανάλυση πεδίων αστέρων και γαλαξιών. Αυτή η μορφή φακού αποκαλύπτεται ως ελαφρύ τέντωμα προς το κέντρο του φακού. Το τελευταίο είναι ο μικροφακός, ο οποίος είναι αρκετά σπάνιος, αλλά έχει αποδειχθεί ο πιο χρήσιμος για αστρονομική μελέτη. Ο μικροφακισμός εκδηλώνεται ως μικρές αλλαγές στη φωτεινότητα των κοντινών (εντός του γαλαξία μας) αντικειμένων που προκαλούνται από τους φακούς των αστέρων. Η διάκριση του γνήσιου μικροφακού από τις αλλαγές της φωτεινότητας των αστεριών που οφείλονται σε άλλους λόγους (μεταβλητά αστέρια, νέοι, κ.λπ.) μπορεί να είναι πρόκληση.