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，通过大规模数值模拟，首次构建了一个能够统一解释银河系中心区域恒星动力学的模型。该模型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有力的动力学证据。这项研究成果已于 6 月 29 日发表在《天体物理学报》上。

研究重点关注了围绕银河系中心超大质量黑洞——人马座 A（Sgr A）运动的三组年轻恒星。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，存在着轨道高度扁长、倾角分布随机的 S 星团。稍远一些，在 0.04 至 0.5 秒差距（约 1.6 光年）的范围内，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”。

令天文学家长期感到不解的是，这三组恒星的年龄高度一致，均在 600 万至 1500 万年之间。根据传统的恒星动力学理论，恒星之间通过引力相互作用改变轨道形态所需的时间尺度可达数十亿年。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，一直是一个未解之谜。

该研究团队提出了一种新的解释：这三组恒星可能源自同一团原生气体盘。将它们“塑形”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上预言存在但极为罕见的中等质量黑洞。

为验证这一假设，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。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同时被重现。

研究进一步阐释了这个“引力推手”如何通过三重动力学机制塑造了今日所见的恒星分布。首先，这个倾斜的引力源通过“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”至更远，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）机制使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盘星。

最后，在靠近中心的区域，被前两种机制激发的具有高偏心率的恒星进入内区后，显著加速了 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，目前最有可能候选这个神秘中等质量引力源的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。

这项发现的意义重大，它不仅解释了一个局部现象，更重要的是，中等质量黑洞（质量介于 100 到 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，天文学家仅发现过少数几个有争议的候选体。

该研究还提出了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引起的额外分量，该分量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”的真实身份或将最终揭晓。