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 - 2026世界杯

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，揭示了可能填补黑洞演化“缺失一环”的线索。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）存在着轨道扁长且倾角随机分布的 S 星团；稍远（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、顺时针旋转的恒星盘；而更外围则散布着轨道倾角各异、同样扁长的“离盘星”。

令天文学家长期费解的是，这三类恒星的年龄竟惊人地一致，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需要数十亿年才能显著改变轨道形态，因此这些“同龄”恒星如何在如此短暂的时间内演化出如此迥异的轨道特征，一直是个未解之谜。

研究团队提出了一个创新的解释：这三组恒星可能源自同一原始气体盘。而将它们塑造成如今这般形态的，是一个隐藏在银河系中心附近、质量约为太阳 1 万倍的引力源，该引力源极有可能是理论预言中极其罕见的中等质量黑洞。

为验证此推测，研究人员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，只有在这一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得到同时重现。

研究进一步阐述了这个“引力推手”如何通过一种“三重奏”式的动力学机制塑造了这三组恒星。首先，该倾斜的引力源利用“古在效应”（von Zeipel-Lidov-Kozai effect），如同搅拌棒般周期性地激发外围恒星的轨道偏心率与倾角，将它们“抛射”至更远区域，形成了离盘星。

其次，在原始气体盘逐渐消散的过程中，“扫荡性久期共振”（SSR）机制使得共振区域由外向内移动，在保持倾角不变的前提下增强了偏心率，从而形成了轨道相对规整的顺时针盘星。

最后，在靠近中心的区域，受前两种机制影响而具有高偏心率的恒星进入内区，极大地加速了 S 星团内部的引力相互作用，在极短时间内形成了我们今日所见的、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河系中心附近的一个名为 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尚存争议，但该研究为这一设想提供了强有力的动力学支持。

此项发现的意义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。

该研究还提出了一个可供未来检验的精确预测：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贡献，该贡献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）等高精度观测设备未来投入使用，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”的真实身份或将得以揭晓。