由北京天文馆副研究员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，首次成功构建了一个综合性的动力学模型。这一模型首次为银河系中心可能存在一个中等质量黑洞提供了迄今为止最强的动力学证据。研究结果已于 6 月 29 日刊载于《天体物理学报》。

本研究的关键观测对象是围绕银河系中心超大质量黑洞——人马座 A*（Sgr A）运行的三组年轻恒星。人马座 A* 的质量大约是太阳的 400 万倍。在其极近距离（约 0.04 秒差距，即 0.13 光年）范围内，存在着轨道高度扁长且倾角随机分布的 S 星团。稍远一些（约 0.04 至 0.5 秒差距，即 1.6 光年）的区域，约有五分之一的年轻恒星形成了一个近乎共面的恒星盘，并沿顺时针方向旋转。而在更外围，则分布着轨道倾角各异、同样呈扁长轨道的“离盘星”。

天文学家们长期以来一直对这三组恒星拥有极其相似的年龄（均在 600 万至 1500 万年之间）感到不解。依据传统的恒星动力学理论，恒星间的引力相互作用足以改变其轨道形态的时间尺度通常需要数十亿年。因此，这些“同龄”恒星如何在相对短暂的时间内演化出如此显著不同的轨道特征，一直是一个悬而未决的问题。

该研究团队提出了一种新的解释：这三组恒星或许源自同一片原生气体盘。是隐藏在银河系中心附近、质量约为太阳 1 万倍的一个中等质量引力源，通过其引力作用将它们“塑形”成如今的形态。这个引力源极有可能是一个理论上预测的、极为罕见的中等质量黑洞。

为验证此假设，研究团队利用中山大学王龙教授独立开发的开源 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，只有在存在这样一个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可能在短短数百万年内被同时重现。

研究进一步阐释了该“引力推手”如何通过一种类似三重奏的动力学机制，逐步塑造了当前观测到的三组恒星。首先，这个倾斜的引力源通过“古在效应”（von Zeipel-Lidov-Kozai effect），如同搅拌棒一般周期性地激发外围恒星轨道的偏心率和倾角，将它们“甩”到更远的区域，形成了离盘星。

其次，在原生气体盘逐渐消散的过程中，“扫荡性久期共振”（SSR）机制导致共振位置由外向内移动，在保持倾角不变的情况下激发了偏心率，从而形成了相对规整的顺时针盘星。

最后，在靠近中心区域，被前两种机制“激活”的高偏心率恒星进入内区后，显著加速了 S 星团内部的引力相互作用，从而在极短的时间内形成了我们今天看到的、轨道较为混乱的 S 星团。

研究团队指出，这个神秘的中等质量引力源最有可能的候选者是位于银心附近的一个名为 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目前仍存在争议，但这项研究为其提供了强有力的动力学佐证。

这一发现的意义远不止于解释一个局部现象。中等质量黑洞（质量介于 100 倍至 10 万倍太阳质量之间）被认为是恒星级黑洞演化为星系中心超大质量黑洞过程中“缺失的一环”。此前，天文学家仅发现过少数几个存在争议的候选体。

该研究还为未来提供了一个可供检验的精确预测：在 S 星团的轨道进动中，应当存在一个由中等质量黑洞引力引起的额外效应，该效应将超越广义相对论效应本身。

随着中国空间站巡天望远镜（CSST）等高精度观测设备的陆续投入使用，这些预测有望得到直接验证，届时，银河系中心这位隐藏的“幕后推手”是否真的存在，其真实面貌或许将最终揭晓。