引力是已知四种基本力中最弱的一种力，在宇宙的演化过程中扮演着至关重要的角色。正是由于引力的作用，早期宇宙中的物质才可以聚集在一起，形成今天我们看到的星系、恒星以及行星。根据爱因斯坦的广义相对论，引力实际上是大质量物体扭曲时空结构的结果。这就意味着，由于大质量天体会弯曲时空，那么当光线经过该天体附近时就会发生偏折，而不沿直线传播。
1919年，天文学家爱丁顿对日全食的观测结果显示，广义相对论完美地描述了星光在大质量物体附近发生了偏折，从而推翻了牛顿引力的图景。自1915年广义相对论被提出以来，它已经在太阳系中被非常严格的检验过了。但是，要想在单个星系那样的尺度上精确地验证广义相对论却是非常困难的。现在，一项发表在《科学》杂志的最新研究表明，广义相对论同样适用于整个星系范围的尺度。
此次的新发现强化了宇宙学中的一个流行观点，即95％的宇宙都是由暗物质和暗能量组成的，这也就排除了几个与之竞争的其他理论。研究人员是如何在星系尺度上检验爱因斯坦的理论呢？上面我们提到了光线经过恒星的时候会发生偏折，而比恒星更大的天体，比如星系、类星体或星系团，引力不仅会偏折光线，还能表现的像透镜一样，这种现象被称为“引力透镜效应”。
此次天文学家所观测的目标星系是距离地球4.5亿光年的ESO 325-G004星系，我们将该星系称为“前景星系”。E325正好处于地球和另一个更遥远的星系之间。当这两个星系完美对齐时，那么从背景星系发出的光线会在前景星系周围的弯曲时空中偏折，因此我们会看到背景星系的多重图像。此外，研究人员也通过观测恒星在E325星系中的移动速度，测量了E325的质量。
为了测量它们的速度，研究人员运用了“多普勒效应”，这是一种由于运动引起的波的拉伸或挤压。他们测量了一片区域里的恒星所发出的光线，再通过统计方法对不同恒星的速度进行估算。这些观测数据是通过智利的甚大望远镜探测到的。一旦测得了恒星的速度和“爱因斯坦环”的半径，我们就可以对这两种方法得出的星系质量进行比较。结果表明，两个值之间的比值为0.97 ± 0.09，这与预期中的等于1相一致。
为什么我们如此关心爱因斯坦的理论是对还是错呢？实际上它事关重大！我们对宇宙学的理解大部分依赖于对宇宙观测结果的解释，而这必须建立在广义相对论是正确的前提之下。一旦广义相对论不成立，那么宇宙学就会陷入真正的危机。此次的研究不仅验证了爱因斯坦的理论，而且还表明了无论暗能量和暗物质是什么，它们都是真实存在的；又或者说，若广义相对论还需要被修正，则要在比星系更大的尺度上进行。