填补黑洞演化“缺失的一环”：我国科学家发现银河系中心或藏匿中等质量黑洞 - 世界杯赛程

一项新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。在这三组恒星中，S 星团位于距离 Sgr A* 约 0.04 秒差距（约 0.13 光年）的极近范围内，其轨道扁长且倾角随机；稍远一些，在约 0.04 至 0.5 秒差距（约 1.6 光年）范围内，存在一个由约五分之一年轻恒星组成的、轨道近乎共面且顺时针旋转的恒星盘；更外围则是轨道倾角各异、同样扁长的“离盘星”。

令天文学家感到困惑的是，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需要数十亿年才能显著改变轨道形状，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个原始气体盘。是某个隐藏在银心附近、质量约为太阳 1 万倍的中等质量引力源，通过其强大的扰动，将它们“塑形”成了现在的样子。这个引力源很可能是一个理论上预测但极为罕见的中等质量黑洞。

为检验此猜想，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，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，才能在数百万年内重现这三组恒星的轨道分布特征。

研究进一步阐述了该“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，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和倾角，将它们“推”向更远，形成了离盘星。

其次，在原始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，在保持倾角的同时增强了偏心率，形成了轨道相对规整的顺时针盘星。

最后，在靠近中心区域，前两种机制作用下的高偏心率恒星进入内区，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察到的轨道混乱的 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证据。

这一发现的重要性不仅在于解释了一个局部现象。中等质量黑洞（质量介于太阳的 100 倍至 10 万倍之间）被认为是连接恒星级黑洞和星系中心超大质量黑洞的“缺失一环”，此前仅发现过少数有争议的候选体。

该研究还提出了一项可供未来验证的精确预测：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”的真实身份或将揭晓。