重力レンズとは
アインシュタインの一般相対性理論では、銀河などの質量を持つ天体
（一般に物体）があると、その影響で時空が歪みます。背景の天体から
電磁波がやってくると、その歪んだ時空を通過することにより、電磁波の
進む経路が変わります。こ観測者から見ると、電磁波いろいろな方向から
視線に入り込んでくるため、あたかも重力源（この場合は銀河）がレンズ
のような役割を果たしているように観測されます。これを重力レンズ効果
と呼びます(図5)。
図6に示した例は、銀河団が重力レンズ効果を引き起こしている場合です。
この銀河団（Abell 2218）は約21億光年彼方にあります。背景にある、
もっと遠い所にある銀河の像が、重力レンズ効果でアーク(弓)状に
見えています。銀河団にはダークマターがたくさんあるので、非常に
顕著な重力レンズ効果を発揮します。これを「強い重力レンズ効果」
と呼びます。
図5 強い重力レンズ効果の概念図。[STScI]
図6 強い重力レンズ効果の例。21億光年彼方の銀河団Abell2218に付随する
ダークマターの重力によって、この銀河団の背後にある、より遠方の銀河が
重力レンズ効果を受けてアーク（弓）状に見えている。[STScI]
一方、弱い重力レンズ効果と呼ばれるものがあります。それは銀河団などの
顕著な構造がなくても、銀河が適当に集団化していると、その背景にある銀河
から放射される電磁波は弱いながらも重力レンズ効果を受けます。その場合、
強い重力レンズ効果の場合のように、銀河の姿がアーク状に見えることはあり
ませんが、少しだけ変形して見えます(図7)。これを「弱い重力レンズ効果」
と呼びます。視野に見えているたくさんの銀河の形状を統計的に調べて、どの
方向にどの程度の質量があるかを調べることができます。コスモスでは、この
弱い重力レンズ効果を使って、ダークマターの空間分布を調べたことになります。
図7 弱い重力レンズ (WEAK LENS) 効果。（上）ランダムな銀河分布。
（下）上図のランダムな銀河分布に対して、弱い重力レンズ効果が効いている
場合の銀河の見え方の例を示す。銀河の形状がレンズ効果で歪んでいることに
注意。（Jason Rhoads @ Caltech）