由北京天文馆副研究员郑晓晨博士领导的国际研究团队，通过详尽的数值模拟，首次构建了一个连贯的动力学模型，为银河系中心可能存在中等质量黑洞提供了最扎实的动力学证据。这项突破性成果已于 6 月 29 日刊载于《天体物理学报》。

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* 的质量是太阳的 400 万倍。在其极近距离（约 0.04 秒差距，即 0.13 光年）内，存在着轨道高度扁长且倾角杂乱的 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，大约五分之一的年轻恒星形成了一个近乎共面的顺时针旋转的恒星盘。而在更外围，则散布着大量轨道倾角各异、同样扁长的“离盘星”。

令天文学家长期费解的是，这三类恒星的年龄惊人地一致，均在 600 万至 1500 万年之间。根据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态需要数十亿年。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，一直是个谜团。

研究团队提出了一种新颖的解释：这三群恒星可能源于同一个原生气体盘。将它们塑造成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，这极有可能是理论中极为罕见的中等质量黑洞。

为验证此猜想，团队借助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。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。

研究进一步阐释了这个“引力推手”如何通过三重奏式的动力学机制塑造了今日所见的恒星群落。首先，该倾斜的引力源通过“古在效应”（von Zeipel-Lidov-Kozai effect），如同搅拌器般周期性地激发外围恒星轨道的偏心率与倾角，将其“甩”向更远处，形成了离盘星。

其次，随着原生气体盘的逐渐消散，“扫荡性久期共振”（SSR）机制使得共振位置由外向内移动，在保持倾角的同时增强了偏心率，从而形成了相对规整的顺时针盘星。

最后，在靠近中心的区域，被前两种机制“激活”的高偏心率恒星进入内区后，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我们今天观测到的、轨道混乱的 S 星团。

研究团队指出，目前最有可能的候选者是位于银心附近的年轻致密星团 IRS 13。尽管该星团中心是否存在中等质量黑洞仍有争议，但此项研究为其提供了强有力的动力学证据。

这一发现的意义超越了局部现象的解释。中等质量黑洞（质量在 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的“缺失一环”，此前仅发现过少数几个有争议的候选体。

研究还提出了一个可供未来验证的精确预言：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”的真实身份或许将最终揭晓。在未来，对黑洞的研究也将为我们理解宇宙的演化，甚至通过世界杯直播等方式向公众普及天文学知识提供更多素材。