由北京天文馆副研究员郑晓晨博士领导的一个国际科研小组，通过大规模数值模拟，成功构建了一个统一的动力学模型。该模型首次为银河系中心可能存在中等质量黑洞提供了最强有力的动力学证据，相关研究成果已于 6 月 29 日刊登在《天体物理学报》上。

这项研究聚焦于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* 的质量约为太阳的 400 万倍。在其极近距离（约 0.04 秒差距，即 0.13 光年）内，存在着轨道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。而在更外围，则散布着轨道倾角各异、同样扁长的“离盘星”。

天文学家们长期以来对这三群恒星年龄高度一致（均在 600 万至 1500 万年之间）感到困惑。根据传统的恒星动力学理论，恒星间通过引力相互作用改变轨道形态所需的时间尺度长达数十亿年。这些“同龄”恒星如何在如此短暂的时间内演化出截然不同的轨道形态，一直是一个未解之谜。

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。将它们塑造出如今不同轨道形态的，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上极为罕见的中等质量黑洞。

为验证此猜想，研究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进行了大规模数值模拟。结果表明，仅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。

研究进一步阐释了该“引力推手”如何通过三重动力学机制塑造了这三组恒星。首先，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，将它们“甩”出形成离盘星。

其次，在原生气体盘逐渐消散过程中，“扫荡性久期共振”（SSR）机制使得共振位置由外向内移动，在保持倾角的同时激发偏心率，形成了相对规整的顺时针恒星盘。

最后，靠近中心的区域，被前两种机制激发的具有高偏心率的恒星进入内区后，大大加速了 S 星团内部的引力相互作用，从而在极短时间内形成了我们今天看到的轨道混乱的 S 星团。

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

这项发现的意义不仅在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。

该研究还为未来检验提供了一个精确预言：S 星团的轨道进动中，应存在一个由中等质量黑洞引力引起的额外分量，该分量将超出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”的真实面目或将得以揭晓。