В обычном мире без тёмной энергии масса любого тела всегда положительна. Это кажется очевидным: положительная масса притягивает, создавая гравитацию. Но в реальной Вселенной есть тёмная энергия — загадочная сила, заставляющая космос расширяться всё быстрее. Физик Альберт Эйнштейн когда-то ввёл её в уравнения под названием космологическая постоянная (обозначается греческой буквой Λ). Долгое время считалось, что даже с Λ масса звезды обязана быть положительной.
Новая работа разрушает это убеждение. Авторы построили математическую модель звезды — регулярной, без разрывов, из обычной материи, которая подчиняется разумным условиям (энергия не бывает отрицательной, давление не превышает плотность). И оказалось, что масса такой звезды, измеренная далеко снаружи, может быть положительной, нулевой или даже отрицательной. Самое удивительное — конфигурация с нулевой массой: в этом случае внешнее пространство-время становится чистым де Ситтером, то есть миром, заполненным только тёмной энергией, без всякой материи. А внутри при этом спокойно существует обычное вещество.
Этот результат — явный контрпример к принципу «жёсткости» массы: в мире с Λ>0 масса больше не обязана быть положительной. Он заставляет пересмотреть фундаментальные представления о том, как гравитация работает в ускоренно расширяющейся Вселенной. Возможно, мы неправильно интерпретировали само понятие массы в космологии.
Космологическая постоянная Λ невероятно мала: её значение примерно 10⁻⁵² м⁻². Это как если бы энергию вакуума растянули на всю Вселенную — понадобилось бы меньше миллиардной доли джоуля на кубический километр.
Идея отрицательной массы мелькала в фантастике: например, в романе «Космическая одиссея 2010» Артура Кларка упоминается «отрицательное пространство», а в «Звёздном пути» варп-двигатель требует экзотической материи с отрицательной энергией.