Por que as galáxias param de formar estrelas a partir de uma determinada massa?

 As galáxias mais ativas sempre acabam por parar de produzir estrelas, mas os astrônomos tinham dificuldade em entender por que esse fenômeno é desencadeado em uma massa muito específica. Uma equipe internacional acaba de propor uma explicação clara: o nascimento de um halo de gás em combustão que interrompe o fornecimento de combustível estelar . Essa descoberta se baseia em uma das maiores simulações cosmológicas já realizadas.

Representação artística de uma galáxia jovem, aproximadamente dois bilhões de anos após o Big Bang, acumulando gás para formar inúmeras estrelas. Crédito: ESO/L. Calçada

Para entender o que bloqueia o crescimento galáctico, os pesquisadores usaram a simulação Horizon Run 5. Essa simulação modela um vasto volume cósmico virtual, rastreando a evolução da matéria escura , do gás, das estrelas e dos buracos negros desde o Big Bang até os dias atuais. A equipe selecionou aproximadamente 20.000 galáxias massivas e analisou sua história ao longo de bilhões de anos.

O fator determinante é a proporção entre a massa das estrelas e a massa total da galáxia (estrelas, gás, matéria escura , buraco negro). Essa proporção atinge o pico em galáxias com massa total entre 10¹²⁴ e 10¹²⁷ massas solares . Abaixo desse intervalo, as galáxias convertem gás em estrelas de forma eficiente. Acima dele, sua atividade cai pela metade. Esse limiar crucial corresponde à formação de um halo de gás quente em equilíbrio gravitacional. 

Abaixo dessa massa, o gás que cai sobre a galáxia esfria rápido o suficiente para alimentar a formação de estrelas. Acima dela, o halo se torna tão denso e quente que se sustenta por sua própria pressão. O gás não consegue mais esfriar e cair em direção ao centro, interrompendo assim o suprimento de combustível. A galáxia continua a atrair matéria escura e galáxias satélites , mas o gás frio necessário para a formação de novas estrelas deixa de chegar. 

O estudo também descarta outra explicação: ventos produzidos por supernovas e núcleos galácticos ativos. A equipe calculou a quantidade normal de matéria perdida por meio desses fenômenos e encontrou flutuações de menos de 30%, muito pequenas para explicar a queda na eficiência. A mudança decisiva, portanto, ocorre no influxo de gás, não em sua expulsão.

 Algumas ressalvas são necessárias: as simulações se baseiam em modelos físicos simplificados para a formação de estrelas, supernovas e buracos negros. Os autores testaram a sensibilidade de seus resultados e a tendência geral se mantém, mas o valor preciso da massa determinante pode mudar com modelos mais realistas. 

O que torna este trabalho interessante é que ele vincula uma observação astronômica bem conhecida a um mecanismo físico preciso: as galáxias desaparecem porque seu halo de gás quente se estabiliza. Estudos futuros de aglomerados de galáxias e do meio intergaláctico quente ajudarão a verificar se essa explicação está correta.

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