引力势阱是广义相对论框架下由质量分布形成的空间曲率凹陷结构，具有捕获并限制能量转化的物理特性。在相对论效应中，物体接近光速时动态质量激增导致引力势阱深度趋于无限大，这一机制解释了为何能量无法完全转化为动能。宇宙大尺度结构通过暗物质构成的引力势阱束缚重子物质形成星系，而普朗克卫星观测到CMB光子在势阱中产生的透镜效应与温度涨移，直接验证了能量捕获效应。暗能量对引力势阱的减弱作用则通过WMAP卫星在CMB温度十万分之一量级变化中被证实，展现不同时空条件下势阱的演化特征。

当物体接近光速时，根据相对论质量-速度关系，其动态质量呈指数级增长，等效能量形成的引力场强度随之陡增。该过程导致空间曲率急剧增大，形成趋于无限深的引力势阱。这种势阱对物体自身的运动形成根本性限制：动能增量被转化为质量增量而非速度提升，实现能量形式的锁定。

在极端条件下，无限深势阱将导致时空结构崩塌形成黑洞。NASA的数值模拟显示，常规恒星与黑洞的引力势阱深度存在量级差异，黑洞视界处的空间曲率达到理论极限。新型无奇点黑洞模型通过平滑势阱底部结构，为解决经典理论失效提供了新路径。

暗物质在早期宇宙中率先坍缩形成巨大引力势阱网络，为重子物质聚集提供能量约束框架。普朗克卫星观测数据表明，这类势阱的深度分布直接影响星系团的形成效率，高温气体因被势阱束缚而无法逃逸形成稳定结构。

引力势阱的聚集效率与暗物质粒子属性密切相关。数值模拟显示，冷暗物质模型下势阱的锐利边缘更有利于重子物质冷却，而温暗物质模型会导致势阱结构模糊化，抑制星系形成。

普朗克卫星在角波长l>4000的CMB功率谱中检测到10%量级的形变，该现象源于光子穿越大尺度引力势阱时发生的路径偏折。小尺度功率谱主导性特征表明，势阱对光子能量传递具有显著抑制作用。

积分萨克斯-沃尔夫效应（ISW效应）揭示了势阱动态演化对光子能量的影响：当宇宙加速膨胀时，光子脱离势阱损失的能量大于进入时获得的能量，产生可观测温度涨落。斯隆数字化巡天数据与普朗克观测的交叉分析显示，95%置信度下存在ISW效应。

WMAP卫星通过分析CMB温度各向异性发现，暗能量会削弱引力势阱深度。当光子穿越含暗能量的星系势阱时，势阱变浅导致光子获得净能量增益，在温度图上表现为十万分之一量级的细微上升。该现象为暗能量占比73%的宇宙学模型提供了直接证据。

传统广义相对论在描述无限深势阱时出现奇点问题。现代理论提出采用量子引力修正势阱底部曲率，通过引入指数截断函数使势阱深度在普朗克尺度下趋于有限值。该模型既保留了经典理论在宏观尺度的预测能力，又避免了中心奇点的数学困境。

部分弦理论模型预测，高维空间中的引力势阱可能呈现拓扑环形结构，这类势阱对能量的捕获方式将改变黑洞热力学定律的现有形式。相关假说有待下一代空间引力波观测站验证。