由北京天文馆郑晓晨博士领导的一个国际科研团队，借助大规模数值模拟，首次构建了一个统一的动力学模型，为银河系中心可能存在中等质量黑洞提供了迄今最强的动力学证据。该研究成果已于 6 月 29 日刊载于《天体物理学报》。

这项研究聚焦于环绕银河系中心超大质量黑洞——人马座 A*（Sgr A）的三组年轻恒星。人马座 A* 的质量约为太阳的 400 万倍。在其约 0.04 秒差距（约 0.13 光年）的极近距离内，存在着轨道扁长且倾角随机分布的 S 星团。稍远一些，在 0.04 至 0.5 秒差距（约 1.6 光年）范围内，约五分之一的年轻恒星形成了一个轨道近乎共面、呈顺时针旋转的恒星盘。更外围则散布着轨道倾角各异、同样扁长的“离盘星”。

令天文学家费解的是，这三群恒星的年龄均在 600 万至 1500 万年之间，非常接近。按照传统的恒星动力学理论，恒星间的引力相互作用改变轨道形状所需的时间尺度可达数十亿年。因此，这些“同龄”恒星如何在如此短的时间内演化出截然不同的轨道形态，一直是个未解之谜。

研究团队提出了一种新的解释：这三群恒星可能源自同一原生气体盘，而将它们塑造成如今形态的，是一个隐藏在银心附近、质量约为太阳 1 万倍的中等质量引力源，这很可能是一个理论预言中极为罕见的中等质量黑洞。

为验证此猜想，团队利用中山大学王龙教授开发的开源 N 体模拟软件 PeTar，并在清华大学的高性能计算平台上执行了大规模数值模拟。模拟结果表明，只有在中等质量引力源的持续扰动下，三组恒星的轨道分布特征才能在数百万年内被同时重现。

研究进一步阐述了该“引力推手”如何通过三重奏式的动力学机制塑造了今日的三组恒星。首先，该倾斜的引力源通过“古在效应”（von Zeipel-Lidov-Kozai effect），周期性地激发外围恒星的轨道偏心率与倾角，将其“甩”向更远处，形成了离盘星。

其次，随着原生气体盘逐渐消散，“扫荡性久期共振”（SSR）机制促使共振位置由外向内扫描，在保持倾角的同时激发偏心率，形成了相对规整的顺时针盘星。

最后，在靠近中心的区域，被前两种机制激发的高偏心率恒星进入内区，极大地加速了 S 星团内部的引力相互作用，从而在极短时间内形成了如今轨道混乱的 S 星团。

研究团队指出，该神秘中等质量引力源最可能的候选者是银心附近一个名为 IRS 13 的年轻致密星团。尽管该星团中心是否存在中等质量黑洞仍存争议，但此项研究为其提供了强有力的动力学支持。

这一发现的意义超越了局部现象的解释。中等质量黑洞（质量介于 100 至 10 万倍太阳质量之间）被认为是恒星级黑洞演化为超大质量黑洞过程中的“缺失一环”，此前仅发现过少数几个有争议的候选体。

该研究还提出一个可供未来检验的精确预言：在 S 星团的轨道进动中，应存在一个由中等质量黑洞引力产生的额外分量，该分量将超出广义相对论效应本身的贡献。

随着中国空间站巡天望远镜（CSST）等高精度观测设备投入使用，这些预言有望得到直接验证，届时银河系中心这位隐藏的“幕后推手”的真实面貌或将最终揭晓。