A formação de buracos negros supermassivos em z ∼ 30 halos de matéria escura com grandes velocidades de fluxo bariónico

As origens dos buracos negros supermassivos quasares de ~10⁹ Msun em deslocamentos para o vermelho z > 6 permanecem um enigma teórico. Uma possibilidade é que eles cresceram a partir de buracos negros de ~10⁵ Msun formados no 'colapso direto' de gás primitivo com resfriamento atômico (temperaturas T ~ 8000 K; PAC) que não se fragmentou para formar estrelas comuns devido à falta de hidrogênio molecular e metais. Propomos que o fluxo bariónico---o movimento relativo remanescente do gás em relação à matéria escura da recombinação cosmológica---fornece um mecanismo natural para estabelecer as condições necessárias para o colapso direto. Esse efeito retarda a formação das primeiras estrelas, inibindo a queda de gás nos halos de matéria escura; velocidades de fluxo mais do que o dobro do valor quadrático médio poderiam impedir a formação de estrelas até que as temperaturas viriais dos halos Tvir ~ 8000 K. O gás PAC resultante pode prosseguir para formar buracos negros massivos por quaisquer dos mecanismos propostos na literatura para induzir o colapso direto na ausência de um fundo ultravioleta. Esse cenário produz halos contendo gás PAC em um deslocamento para o vermelho característico z ~ 30. Ele pode explicar a abundância dos quasares mais luminosos em z = 6, independentemente de ocorrer ou não o colapso direto em quase todos ou em menos de 1 por cento dos halos PAC.