Dans un monde ordinaire sans énergie noire, la masse de tout corps est toujours positive. Cela semble évident : une masse positive attire, créant la gravité. Mais dans l'univers réel, il y a de l'énergie noire — une force mystérieuse qui accélère l'expansion du cosmos. Le physicien Albert Einstein l'a autrefois introduite dans ses équations sous le nom de constante cosmologique (notée par la lettre grecque Λ). Pendant longtemps, on a cru que même avec Λ, la masse d'une étoile devait être positive.
Cette nouvelle étude brise cette conviction. Les auteurs ont construit un modèle mathématique d'étoile — régulier, sans discontinuités, fait de matière ordinaire qui obéit à des conditions raisonnables (l'énergie n'est jamais négative, la pression ne dépasse pas la densité). Et il s'avère que la masse d'une telle étoile, mesurée loin à l'extérieur, peut être positive, nulle ou même négative. Le plus surprenant est la configuration à masse nulle : dans ce cas, l'espace-temps extérieur devient un pur espace de Sitter, c'est-à-dire un monde rempli uniquement de énergie noire, sans aucune matière. Et à l'intérieur, de la matière ordinaire existe tranquillement.
Ce résultat est un contre-exemple flagrant au principe de « rigidité » de la masse : dans un monde avec Λ>0, la masse n'est plus obligée d'être positive. Il force à reconsidérer les idées fondamentales sur la façon dont la gravité fonctionne dans un univers en expansion accélérée. Peut-être avons-nous mal interprété le concept même de masse en cosmologie.
La constante cosmologique Λ est incroyablement petite : sa valeur est d'environ 10⁻⁵² m⁻². C'est comme si l'énergie du vide était étirée sur tout l'univers — il faudrait moins d'un milliardième de joule par kilomètre cube.
L'idée de masse négative a fait son apparition dans la science-fiction : par exemple, dans le roman « 2010 : Odyssée deux » d'Arthur C. Clarke, il est fait mention d'un « espace négatif », et dans « Star Trek », le moteur à distorsion nécessite de la matière exotique à énergie négative.