Uma das perguntas mais importantes da astrofísica moderna, durante décadas, permaneceu sem resposta definitiva: como as galáxias deixam de produzir novas estrelas? Um estudo publicado no The Open Journal of Astrophysics apresenta agora uma das evidências observacionais mais robustas sobre esse processo ao identificar dois caminhos distintos pelos quais as galáxias interrompem sua formação estelar. A pesquisa analisou 1.437 galáxias observadas pelo programa Hubble Frontier Fields, do Telescópio Espacial Hubble (HST), e demonstra que tanto a massa da galáxia quanto o ambiente em que ela está inserida desempenham papéis decisivos em sua evolução.

O trabalho foi conduzido por Cameron Lawlor-Forsyth, dos Departamentos de Física e Astronomia da University of Waterloo e do Waterloo Centre for Astrophysics, no Canadá, em parceria com Michael L. Balogh (University of Waterloo), Sean L. McGee, da University of Birmingham, no Reino Unido, e Gregory H. Rudnick, da University of Kansas, nos Estados Unidos.

A equipe investigou como diferentes galáxias deixam de formar estrelas — fenômeno conhecido entre os astrônomos como quenching. Em vez de tratar esse processo como um único mecanismo, os pesquisadores conseguiram separar as galáxias em dois grupos principais, cada um apresentando uma assinatura espacial diferente na distribuição da formação estelar.

No primeiro grupo, denominado inside-out quenching, a produção de estrelas começa a desaparecer nas regiões centrais da galáxia antes de atingir suas partes externas. No segundo, chamado outside-in quenching, ocorre exatamente o inverso: a interrupção inicia nas bordas e avança em direção ao núcleo. Essas duas trajetórias oferecem pistas sobre os mecanismos físicos responsáveis pela evolução das galáxias ao longo de bilhões de anos.

Os resultados mostram que, entre as 1.437 galáxias analisadas, 129 apresentaram características compatíveis com o processo inside-out, enquanto 70 exibiram sinais claros do mecanismo outside-in. As demais pertencem a outras categorias evolutivas ou permanecem formando estrelas normalmente.

Segundo o estudo, as galáxias que interrompem a formação estelar de dentro para fora tendem a ser significativamente mais massivas. Em média, possuem massa cerca de 0,8 dex superior àquelas classificadas como outside-in. Além disso, são encontradas predominantemente em aglomerados de galáxias, ambientes extremamente densos onde a interação gravitacional entre centenas ou milhares de galáxias influencia profundamente sua evolução. Dos 129 objetos classificados como inside-out, 106 estão localizados em aglomerados, enquanto apenas 25 das 70 galáxias outside-in ocupam esses ambientes.

Os pesquisadores também verificaram que, nos aglomerados, a frequência das galáxias inside-out aumenta rapidamente conforme cresce sua massa estelar, chegando a representar aproximadamente 30% das galáxias ainda não totalmente extintas nas maiores massas analisadas. Já o padrão outside-in permanece relativamente constante, respondendo por menos de 10% da população, independentemente da massa da galáxia.

A pesquisa utilizou imagens extremamente profundas obtidas pelo programa Hubble Frontier Fields, considerado um dos levantamentos mais ambiciosos já realizados pelo Telescópio Espacial Hubble. O projeto observou seis enormes aglomerados de galáxias utilizando o efeito de lente gravitacional para enxergar objetos extremamente distantes e tênues, permitindo estudar a evolução do Universo com um nível de detalhe sem precedentes.

Para analisar cada objeto, a equipe aplicou técnicas modernas de ajuste de distribuição espectral de energia (Spectral Energy Distribution Fitting) utilizando o software FAST++, capaz de reconstruir a distribuição espacial da massa estelar e da taxa de formação de estrelas em diferentes regiões das galáxias. Em seguida, algoritmos de aprendizado de máquina classificaram automaticamente os diferentes padrões evolutivos observados.

O estudo representa um avanço importante porque confirma, em observações reais, modelos anteriormente desenvolvidos em simulações cosmológicas de alta resolução, especialmente aquelas produzidas pelo projeto IllustrisTNG. Até então, os padrões inside-out e outside-in eram previstos principalmente por simulações computacionais; agora, eles aparecem claramente em dados observacionais obtidos pelo Hubble.

Os autores destacam que compreender como as galáxias deixam de formar estrelas é uma das questões centrais da astrofísica contemporânea. Esse processo explica a transformação das chamadas galáxias da "nuvem azul", ricas em estrelas jovens, para a "sequência vermelha", dominada por populações estelares antigas. Apesar dos avanços das últimas décadas, diversos aspectos permanecem em aberto, incluindo os tempos envolvidos na interrupção da formação estelar e a influência de buracos negros supermassivos, colisões entre galáxias e do meio gasoso ao seu redor.

Os resultados também ganham relevância diante da nova geração de observatórios astronômicos. Os pesquisadores afirmam que a metodologia desenvolvida poderá ser aplicada em levantamentos de larga escala produzidos por missões como o Nancy Grace Roman Space Telescope, Euclid e futuras pesquisas fotométricas, permitindo identificar rapidamente milhares ou até milhões de galáxias em processo de desligamento estelar.

Outro aspecto importante é que o trabalho demonstra a eficiência da combinação entre observações de alta resolução e técnicas de inteligência artificial para responder questões fundamentais sobre a evolução cósmica. A classificação automática baseada na distribuição espacial da formação de estrelas mostrou excelente concordância com modelos teóricos, fortalecendo a confiança dos cientistas na interpretação desses processos físicos.

Embora o estudo não encerre o debate sobre os mecanismos responsáveis pelo fim da formação estelar, ele estabelece um novo marco observacional. Ao identificar, em uma grande amostra de galáxias reais, evidências consistentes de dois caminhos evolutivos distintos, a pesquisa fornece uma peça importante para compreender como o Universo passou de uma época dominada por intensa produção de estrelas para o cenário atual, no qual grande parte das galáxias já esgotou sua capacidade de gerar novos sóis.

Mais do que explicar a história individual das galáxias, o trabalho ajuda a reconstruir a própria história do Universo, revelando que a maneira como uma galáxia "desliga" depende não apenas de sua massa, mas também do ambiente cósmico em que vive — uma descoberta que deverá orientar as próximas gerações de estudos sobre a evolução das estruturas cósmicas.