<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v3.0 20080202//EN" "http://dtd.nlm.nih.gov/publishing/3.0/journalpublishing3.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" dtd-version="3.0" xml:lang="en" article-type="research article">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">
    ijaa
   </journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title>
     International Journal of Astronomy and Astrophysics
    </journal-title>
   </journal-title-group>
   <issn pub-type="epub">
    2161-4717
   </issn>
   <issn publication-format="print">
    2161-4725
   </issn>
   <publisher>
    <publisher-name>
     Scientific Research Publishing
    </publisher-name>
   </publisher>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="doi">
    10.4236/ijaa.2025.153017
   </article-id>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">
    ijaa-144671
   </article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="heading">
     <subject>
      Articles
     </subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="Discipline-v2">
     <subject>
      Physics 
     </subject>
     <subject>
       Mathematics
     </subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    The Warm Dark Matter plus Baryon Linear Power Spectrum
   </title-group>
   <contrib-group>
    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
     <name name-style="western">
      <surname>
       Bruce
      </surname>
      <given-names>
       Hoeneisen
      </given-names>
     </name>
    </contrib>
   </contrib-group> 
   <aff id="affnull">
    <addr-line>
     aUniversidad San Francisco de Quito, Quito, Ecuador
    </addr-line> 
   </aff> 
   <pub-date pub-type="epub">
    <day>
     04
    </day> 
    <month>
     08
    </month>
    <year>
     2025
    </year>
   </pub-date> 
   <volume>
    15
   </volume> 
   <issue>
    03
   </issue>
   <fpage>
    264
   </fpage>
   <lpage>
    281
   </lpage>
   <history>
    <date date-type="received">
     <day>
      21,
     </day>
     <month>
      May
     </month>
     <year>
      2025
     </year>
    </date>
    <date date-type="published">
     <day>
      5,
     </day>
     <month>
      May
     </month>
     <year>
      2025
     </year> 
    </date> 
    <date date-type="accepted">
     <day>
      5,
     </day>
     <month>
      August
     </month>
     <year>
      2025
     </year> 
    </date>
   </history>
   <permissions>
    <copyright-statement>
     © Copyright 2014 by authors and Scientific Research Publishing Inc. 
    </copyright-statement>
    <copyright-year>
     2014
    </copyright-year>
    <license>
     <license-p>
      This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
     </license-p>
    </license>
   </permissions>
   <abstract>
    We study linear density perturbations in an extension of Newtonian cosmology. The extension includes warm dark matter and baryons. The effect of the warm dark matter particle thermal velocity is to prevent short wavelength perturbations from growing. We obtain the linear power spectrum relative to cold dark matter, prior to galaxy formation, for warm dark matter with a Maxwell or Bose-Einstein thermal velocity distribution. This prediction can be tested with precision weak gravitational lensing observations of the cosmic microwave background radiation.
   </abstract>
   <kwd-group> 
    <kwd>
     Warm Dark Matter
    </kwd> 
    <kwd>
      Galaxy
    </kwd> 
    <kwd>
      Power Spectrum
    </kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <sec id="s1">
   <title>1. Introduction</title>
   <p>We try to understand dark matter with galaxy observations. From studies of publicly available galaxy data we have obtained several insights, some of which are contrary to common belief, and most of which are surely not original. Here is a list:</p>
   <p>1) Dwarf and spiral galaxy rotation curves, and elliptical galaxy density runs, are (generally) well described by isothermal hydrostatic equations of self-gravitating gases of warm dark matter and baryons <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-1">
     [1]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-2">
     [2]
    </xref>. These equations break down for cold dark matter, suggesting that dark matter is indeed warm.</p>
   <p>2) Fits to these galaxy rotation curves allow a measurement of the warm dark matter adiabatic invariant 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mi>
        a 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        406 
      </mn> 
      <mo>
        ± 
      </mo> 
      <mn>
        69 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> m/s, that we interpret to be of cosmological origin, with far-reaching consequences. 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the root-mean-square thermal velocity of non-relativistic dark matter particles at expansion parameter 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       a 
     </mi> 
    </math>. Arguments in favor of, and against, the cosmological interpretation of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> can be found in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-1">
     [1]
    </xref> and <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-3">
     [3]
    </xref>, so we need more observations to settle the issue.</p>
   <p>3) My prejudice is that dark matter is ultra-relativistic in the remote past, as everything else. Hence, it is convenient to add one more parameter to the six-parameter ΛCDM cosmology, namely 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          NR 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        ≡ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <mtext>
            rms 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>4) The solution of the hydrostatic equations is the cored isothermal sphere of warm dark matter plus baryons. This cored isothermal sphere is the building block for understanding galaxies.</p>
   <p>5) If the core is dominated by dark matter, as in some dwarf galaxies, then the radius of the core is of cosmological origin <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-4">
     [4]
    </xref>.</p>
   <p>6) The kinetic plus potential energy of the warm dark matter particles in the cored isothermal sphere follows the Maxwell-Boltzmann distribution, with a temperature independent of the radial coordinate 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       r 
     </mi> 
    </math> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-2">
     [2]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-5">
     [5]
    </xref>.</p>
   <p>7) Cored isothermal spheres in an expanding universe grow faster than the separation between galaxies <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-4">
     [4]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-6">
     [6]
    </xref>. As time goes on, galaxy halos overlap, some galaxies coalesce, and others lose matter to neighbors. This allows an understanding of the bottom-up and top-down hierarchical evolution of galaxies.</p>
   <p>8) Due to the expansion of the universe, the galaxy halos already grow in thermal equilibrium, without the need for relaxation, resulting in extended flat rotation curves <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-4">
     [4]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-6">
     [6]
    </xref>.</p>
   <p>9) The isothermal sphere in an expanding universe has no “virial mass” <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-4">
     [4]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-6">
     [6]
    </xref>.</p>
   <p>10) The formation of galaxies is well described by hydrodynamical equations of self-gravitating warm dark matter and baryons <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-2">
     [2]
    </xref>.</p>
   <p>11) The Press-Schechter formalism describes well the distributions of the stellar masses and ultra-violet luminosities of galaxies in a wide range of redshifts <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-7">
     [7]
    </xref>, so long as a “tail” is added to the warm dark matter cut-off function with the assumed form:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         τ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mtext>
              exp 
            </mtext> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mfrac> 
               <mrow> 
                <msup> 
                 <mi>
                   q 
                 </mi> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                </msup> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <msubsup> 
                 <mi>
                   q 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mtext>
                    fs 
                  </mtext> 
                 </mrow> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                </msubsup> 
               </mrow> 
              </mfrac> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mtext>
              if 
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              q 
            </mi> 
            <mo>
              &lt; 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mtext>
                fs 
              </mtext> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mtext>
              exp 
            </mtext> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mfrac> 
               <mrow> 
                <msup> 
                 <mi>
                   q 
                 </mi> 
                 <mi>
                   n 
                 </mi> 
                </msup> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <msubsup> 
                 <mi>
                   q 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mtext>
                    fs 
                  </mtext> 
                 </mrow> 
                 <mi>
                   n 
                 </mi> 
                </msubsup> 
               </mrow> 
              </mfrac> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mtext>
              if 
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              q 
            </mi> 
            <mo>
              ≥ 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mtext>
                fs 
              </mtext> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>(1)</p>
   <p>Agreement is obtained for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       n 
     </mi> 
    </math> in the range 0.5 to 1.1 <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-8">
     [8]
    </xref>. Here 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         τ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the ratio of warm-to-cold density perturbation power spectrums 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         τ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≡ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            WDM 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            CDM 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> at the time of galaxy formation, including the non-linear regeneration of structure. The origin of the “tail”, if it exists, is not currently understood, and is one of the motivations of the present study.</p>
   <p>12) The measured adiabatic invariant 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> agrees with dark matter particles coupled to the Higgs boson, with mass 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        ≈ 
      </mo> 
      <mn>
        150 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> eV, spin zero, and temperature 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≈ 
      </mo> 
      <mn>
        0.343 
      </mn> 
      <mo>
        ⋅ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mi>
         γ 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> after 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         e 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msup> 
      <msup> 
       <mi>
         e 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> annihilation while ultra-relativistic <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-1">
     [1]
    </xref>. These dark matter particles become non-relativistic at a characteristic expansion parameter</p>
   <p>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-"></xref> 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          NR 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <mtext>
            rms 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≈ 
      </mo> 
      <mn>
        1.4 
      </mn> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mn>
          10 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          6 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>. Dirac or Majorana spin- 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math>, and vector spin-1, dark matter particles are disfavored by more than 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mn>
        5 
      </mn> 
      <mi>
        σ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-1">
     [1]
    </xref>. If Nature missed this opportunity, then the measured 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is an unlikely coincidence.</p>
   <p>13) The dark matter particle mass 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        ≈ 
      </mo> 
      <mn>
        150 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> eV is in disagreement with many published limits. However, these disagreements are not final <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-3">
     [3]
    </xref>.</p>
   <p>14) With the measured warm dark matter properties, we have updated the “New Minimal Standard Model” <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-9">
     [9]
    </xref>.</p>
   <p>15) The hydrodynamical equations describe the first order perturbations of warm dark matter plus baryon densities, including the Jeans-like wavenumber that divides growing from decaying modes.</p>
   <p>All of the preceding items have been derived from the set of hydrodynamical equations presented in Section 2 below, and have been published, except item 15. The purpose of the present article is to obtain the derivation corresponding to item 15, and predict the linear 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         τ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> for warm dark matter plus baryons, so that the interpretation of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> can be tested with future observations. In particular, do baryons give 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         τ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> a significant tail?</p>
  </sec><sec id="s2">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-"></xref>2. The Hydrodynamical Equations</title>
   <p>Notation: 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        a 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the expansion parameter of the universe, normalized to 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        a 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> at the present time 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       t 
     </mi> 
    </math> is the age of the universe. 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the proper Euclidean coordinate, and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the comoving coordinate. 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
      <mi>
        q 
      </mi> 
     </mstyle> 
    </math> is the comoving wavevector, and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the proper wavevector. 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the gas velocity, and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the particle 3-D thermal velocity relative to the gas rest frame. 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ρ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the density, and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ϕ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the Newtonian gravitational potential. The subindex 0 stands for “present day” value. We use the subindex 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       h 
     </mi> 
    </math> for warm dark matter, and the subindex 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       b 
     </mi> 
    </math> for baryons. Alternatively, the subindices 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       h 
     </mi> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       b 
     </mi> 
    </math> may stand for two warm dark matter components. Generalizing to more components is straightforward. In cosmology, “baryons” generally refer to the non-relativistic matter, excluding dark matter and neutrinos. We use the standard notation of <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-10">
     [10]
    </xref>.</p>
   <p>This is the set of equations. They are a generalization of the equations of Newtonian cosmology, see Appendix F of Steven Weinberg’s “Cosmology” <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-11">
     [11]
    </xref>. The continuity equations are</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mo>
        ∇ 
      </mo> 
      <mo>
        ⋅ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(2)</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mo>
        ∇ 
      </mo> 
      <mo>
        ⋅ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(3)</p>
   <p>the Euler equations are</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <msub> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          ⋅ 
        </mo> 
        <mo>
          ∇ 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mo>
        ∇ 
      </mo> 
      <mi>
        ϕ 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        ∇ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mfrac> 
        <msubsup> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <mtext>
            rms 
          </mtext> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
        <msub> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(4)</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <msub> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          ⋅ 
        </mo> 
        <mo>
          ∇ 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mo>
        ∇ 
      </mo> 
      <mi>
        ϕ 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        ∇ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mfrac> 
        <msubsup> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
          <mtext>
            rms 
          </mtext> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
        <msub> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(5)</p>
   <p>the Poisson equation is</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mo>
         ∇ 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mi>
        ϕ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        4 
      </mn> 
      <mi>
        π 
      </mi> 
      <mi>
        G 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(6)</p>
   <p>and the adiabatic invariant equations are</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msubsup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msubsup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(7)</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msubsup> 
      <mo>
        ≈ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msubsup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(8)</p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≡ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≡ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mmultiscripts> 
         <mrow></mrow> 
         <mprescripts /> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <none /> 
        </mmultiscripts> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. Equation (7) is valid for collisionless warm dark matter, or for collisional warm dark matter if collisions are elastic. Baryons have relaxation, i.e. excited states and inelastic collisions, so (8) is approximately valid only for some problems, and needs to be used with caution. Equation (5) becomes valid after baryons decouple from photons at 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          dec 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
  </sec><sec id="s3">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-"></xref>3. Trying to Understand the Equations</title>
   <p>Compared to the equations of Newtonian cosmology <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-11">
     [11]
    </xref>, we have added the equations for baryons, have added the last terms in (4) and (5), and have added the adiabatic invariant Equations (7) and (8).</p>
   <p>Note that the velocity of a particle has two components: the fluid velocity 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
      <mi>
        v 
      </mi> 
     </mstyle> 
    </math>, plus the random thermal velocity with respect to the local fluid rest frame (with 3D root-mean-square 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>).</p>
   <p>Integrating Equations (2) and (3) over a volume, we find that the change in the number of particles in the volume is equal to the number of particles that enter or exit through the surface of the volume. In other words, we only consider problems with no annihilation or creation of particles.</p>
   <p>Equations (4) or (5), without the last terms, are Newton’s equations, i.e. acceleration is equal to force per unit mass (in Newtonian language).</p>
   <p>The terms with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math> are non-trivial, specially for collisionless warm dark matter, and have far-reaching consequences. Removing these terms takes us from the warm dark matter scenario to the cold dark matter scenario, and prevents us from really understanding galaxies. If we remove these terms, our atmosphere would fall to the ground, and we would be unable to understand the “cored isothermal sphere” that is the building block of galaxies <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-2">
     [2]
    </xref>. The last terms in (4) and (5), as well as Equations (7) and (8), are valid for collisional particles provided these collisions are elastic, or for collisionless particles provided there is no “relaxation”, i.e. loosely speaking, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
      <mi>
        v 
      </mi> 
     </mstyle> 
    </math> is single-valued. Note that warm dark matter “free-streaming” is already included in the hydrodynamical equations.</p>
   <p>Remember that for a classical non-relativistic gas, with a Maxwell distribution of velocities, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <mi>
        m 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         〈 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         〉 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mi>
        T 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mi>
        T 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>. 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       T 
     </mi> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       P 
     </mi> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       n 
     </mi> 
    </math> are the temperature, pressure and particle number density of the gas. Here, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       k 
     </mi> 
    </math> is the Boltzmann constant that corrects the units of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       T 
     </mi> 
    </math>. For collisional particles, the last parenthesis in (5) is the gas pressure. Consider our atmosphere. Multiply the numerator and denominator of the last term in (5) by a horizontal surface 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       S 
     </mi> 
    </math> and a height 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        d 
      </mtext> 
      <mi>
        z 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>. The result tells us that the difference in pressure from bottom to top times the surface per unit mass, i.e. the net force per unit mass, is what prevents that volume of atmosphere from falling.</p>
   <p>However, this is not the best way to understand the last term in (4). This term is valid even for collisionless particles (if no relaxation). To try to explain this here would take us too far afield, so I refer the reader to the Feynman lectures on “The Exponential Atmosphere” <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-5">
     [5]
    </xref>. Let me just say that studying these terms in detail would take us to Maxwell’s velocity distribution, Boltzmann’s distribution in “phase space” 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </msup> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <msup> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </msup> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>, and Liouville’s theorem, as well as the adiabatic invariant Equations (7) and (8). All of these concepts are needed to understand the “cored isothermal sphere” and galaxies, see <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-2">
     [2]
    </xref>.</p>
   <p>The Poisson equation tells us that the total matter is the source of gravity (in Newtonian language), and, as written, is valid only when the density of matter dominates. This Equation (6) couples warm dark matter with baryons.</p>
   <p>Now consider the adiabatic invariant Equation (8), and a gas in an expanding vessel. The density decreases, and so do the velocities of the particles as they bounce off the receding walls of the vessel, as in (8). Alternatively, recall that, for a collisional noble gas, i.e. a gas with elastic collisions, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        T 
      </mi> 
      <msup> 
       <mi>
         V 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> is constant with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        γ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, which again obtains (8). The adiabatic invariant equations are also valid for collisionless gases. Consider gas in the expanding universe. Then 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        v 
      </mi> 
      <mo>
        ∝ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (prove it <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-2">
     [2]
    </xref>) and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ρ 
      </mi> 
      <mo>
        ∝ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, which obtains (8). This argument also works for a fluid with a divergent 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
      <mi>
        v 
      </mi> 
     </mstyle> 
    </math>, provided there is no “relaxation”. Loosely speaking, relaxation occurs when, at a given point, there is more than one fluid velocity 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
      <mi>
        v 
      </mi> 
     </mstyle> 
    </math>. Relaxation may occur during the formation of a galaxy halo, or during halo collisions, or in general, during the bottom-up and top-down hierarchical evolution of the universe structure. In practice, we measure 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <msup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> with galaxy rotation curves <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-1">
     [1]
    </xref>, and obtain a distribution with a maximum/minimum ratio approximately 3. It is the lower bound of this distribution that we identify with the adiabatic invariant 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> of cosmological origin <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-1">
     [1]
    </xref>, since, within uncertainties, it is the same for galaxies spanning 4 orders of magnitude of stellar mass or absolute luminosity! <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-1">
     [1]
    </xref> The width of the distribution of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <msup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is interpreted to be due to relaxation that can only increase 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <msup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Consider the isothermal atmosphere. 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is independent of altitude. According to (5), the density of the atmosphere decreases exponentially with altitude. On the other hand, the adiabatic invariant Equation (8) tells us that if density decreases, so does 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. How is this possible? Is there a contradiction? Let me point out a difference between these equations. The adiabatic invariant equation refers to a given set of particles. On the other hand, the average 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> in the last term of (4) is taken over different sets of particles at different altitudes: the average at the higher altitude is only over those particles at the lower altitude with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> sufficiently large to reach the higher altitude. For a more detailed understanding, I again refer the reader to <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-2">
     <a href="#ref2">[2]</a>
    </xref> and <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-5">
     <a href="#ref5">[5]</a>
    </xref>.</p>
   <p>The adiabatic invariant Equations (7) and (8) should not be omitted: they are necessary for a solution. In a numerical integration, after updating the densities in a time step 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        d 
      </mtext> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, we need to update the root-mean-square velocities. In other words, to arrive at Equations (23) and (24) below, we need (7) and (8).</p>
   <p>The best way to understand the seven equations in Section 2 is to re-derive all of the insights listed in the introduction. We now turn to item 15 of the introduction. The present approach is complementary to <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-12">
     [12]
    </xref> and <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-13">
     [13]
    </xref>.</p>
  </sec><sec id="s4">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-"></xref>4. Newtonian Cosmology</title>
   <p>We present the solution of Equations (2) to (8) for the universe dominated by the non-relativistic matter density, well within the horizon, after baryons decouple from photons, i.e. for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          dec 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, up to linear perturbation terms. The derivation is a generalization of Appendix F of <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-11">
     [11]
    </xref>.</p>
   <p>The unperturbed solution follows. The coordinate of a comoving object is 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        a 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the expansion parameter. Then 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
        </mstyle> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≡ 
      </mo> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. This is the Hubble law, and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the Hubble parameter. The unperturbed densities and gravitational potential are 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         ϕ 
       </mi> 
       <mo>
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mi>
        π 
      </mi> 
      <mi>
        G 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. The evolution of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        a 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        K 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         8 
       </mn> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <mi>
        π 
      </mi> 
      <mi>
        G 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(9)</p>
   <p>This is the Friedmann equation for the case when the density is dominated by non-relativistic matter. Here we set the “curvature constant”, or “total energy constant”, K = 0.</p>
   <p>To the unperturbed solution we add relatively small perturbations: 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ϕ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         ϕ 
       </mi> 
       <mo>
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <mi>
        ϕ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>. The next step is to write the terms in Equations (2) to (6) of first order in these perturbations:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mn>
        3 
      </mn> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        ⋅ 
      </mo> 
      <mo>
        ∇ 
      </mo> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        ∇ 
      </mo> 
      <mo>
        ⋅ 
      </mo> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(10)</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mn>
        3 
      </mn> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        ⋅ 
      </mo> 
      <mo>
        ∇ 
      </mo> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        ∇ 
      </mo> 
      <mo>
        ⋅ 
      </mo> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(11)</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <msub> 
         <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        ⋅ 
      </mo> 
      <mo>
        ∇ 
      </mo> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mo>
        ∇ 
      </mo> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <mi>
        ϕ 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        ∇ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <mtext>
            rms 
          </mtext> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
           <mi>
             h 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               5 
             </mn> 
             <mo>
               / 
             </mo> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mo>
               / 
             </mo> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(12)</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <msub> 
         <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        ⋅ 
      </mo> 
      <mo>
        ∇ 
      </mo> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mo>
        ∇ 
      </mo> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <mi>
        ϕ 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        ∇ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
          <mtext>
            rms 
          </mtext> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               5 
             </mn> 
             <mo>
               / 
             </mo> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mo>
               / 
             </mo> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(13)</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mo>
         ∇ 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <mi>
        ϕ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        4 
      </mn> 
      <mi>
        π 
      </mi> 
      <mi>
        G 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(14)</p>
   <p>Now we perform a Fourier transform in the comoving coordinate:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∫ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mi>
        exp 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mo>
            ⋅ 
          </mo> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(15)</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mi>
              π 
            </mi> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∫ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mi>
        exp 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mo>
            ⋅ 
          </mo> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(16)</p>
   <p>and similarly for the remaining perturbations. 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
     </mstyle> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> are the proper space coordinate and wavevector, while 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
      <mi>
        q 
      </mi> 
     </mstyle> 
    </math> are the comoving space coordinate and wavevector. The resulting equations, in comoving wavevector space 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
      <mi>
        q 
      </mi> 
     </mstyle> 
    </math>, are</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mn>
        3 
      </mn> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
      </msub> 
      <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        ⋅ 
      </mo> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(17)</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mn>
        3 
      </mn> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
      </msub> 
      <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        ⋅ 
      </mo> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(18)</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <msub> 
         <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         ϕ 
       </mi> 
       <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
       </mstyle> 
      </msub> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mn>
          5 
        </mn> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          9 
        </mn> 
        <msup> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msubsup> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msubsup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mo>
              ¯ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mi>
             h 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(19)</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <msub> 
         <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         ϕ 
       </mi> 
       <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
       </mstyle> 
      </msub> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mn>
          5 
        </mn> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          9 
        </mn> 
        <msup> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msubsup> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msubsup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mo>
              ¯ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(20)</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         ϕ 
       </mi> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
       </mstyle> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mn>
        4 
      </mn> 
      <mi>
        π 
      </mi> 
      <mi>
        G 
      </mi> 
      <msup> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(21)</p>
   <p>There are vector modes and scalar modes <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-11">
     [11]
    </xref>. In vector modes, all scalar perturbations, including 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        ⋅ 
      </mo> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        ⋅ 
      </mo> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, vanish. Since these vector modes do not couple to gravity, they are decaying modes, with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        ∝ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, and here we will ignore them. For scalar, i.e. compressional, modes we may write</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        ≡ 
      </mo> 
      <mi>
        i 
      </mi> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
        and 
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        ≡ 
      </mo> 
      <mi>
        i 
      </mi> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(22)</p>
   <p>To eliminate 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> from the preceeding equations, we take the derivative of (17) with respect to 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       t 
     </mi> 
    </math>, replace 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> from (19), replace 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> from (17), and replace 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         ϕ 
       </mi> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
       </mstyle> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> from (21). Simplyfing the notation with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        ≡ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        ≡ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, we obtain</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <msub> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msup> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <msup> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mo>
              ¯ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mi>
             h 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mo>
              ¯ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
       <mn>
         9 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msubsup> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msubsup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(23)</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <msub> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msup> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <msup> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mo>
              ¯ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mi>
             h 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mo>
              ¯ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
       <mn>
         9 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msubsup> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msubsup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(24)</p>
   <p>Solving (9) with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        K 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            crit 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          crit 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <msubsup> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            8 
          </mn> 
          <mi>
            π 
          </mi> 
          <mi>
            G 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, obtains 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mo>
        ≡ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <msqrt> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msqrt> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. With the change of variable 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        ≡ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            eq 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, with</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          eq 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        ≈ 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            eq 
          </mtext> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <msub> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
        <msqrt> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </msqrt> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        ≈ 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            eq 
          </mtext> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <msub> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
        <msqrt> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </msqrt> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(25)</p>
   <p>we obtain</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <msup> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ^ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msup> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <msub> 
           <mi>
             δ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <msup> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ^ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mfrac> 
        <msup> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ^ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msup> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <msub> 
           <mi>
             δ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             ^ 
           </mo> 
          </mover> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
          <msup> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ^ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mo>
               / 
             </mo> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             δ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <msub> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             δ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <msub> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ^ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mo>
                 / 
               </mo> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </msup> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
              <mi>
                q 
              </mi> 
             </mstyle> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <msubsup> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mi>
                J 
              </mi> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msubsup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mtext>
                  eq 
                </mtext> 
               </mrow> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               δ 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
               <mi>
                 q 
               </mi> 
              </mstyle> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 Ω 
               </mi> 
               <mi>
                 c 
               </mi> 
              </msub> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <msub> 
               <mi>
                 Ω 
               </mi> 
               <mi>
                 b 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               δ 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
               <mi>
                 q 
               </mi> 
              </mstyle> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msub> 
            <msub> 
             <mi>
               Ω 
             </mi> 
             <mi>
               c 
             </mi> 
            </msub> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               δ 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
               <mi>
                 q 
               </mi> 
              </mstyle> 
              <mi>
                b 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msub> 
            <msub> 
             <mi>
               Ω 
             </mi> 
             <mi>
               b 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math>(26)</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <msup> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ^ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msup> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <msub> 
           <mi>
             δ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <msup> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ^ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mfrac> 
        <msup> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ^ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msup> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <msub> 
           <mi>
             δ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             ^ 
           </mo> 
          </mover> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
          <msup> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ^ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mo>
               / 
             </mo> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             δ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <msub> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             δ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <msub> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ^ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mo>
                 / 
               </mo> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </msup> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
              <mi>
                q 
              </mi> 
             </mstyle> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <msubsup> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mi>
                J 
              </mi> 
              <mi>
                b 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msubsup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mtext>
                  eq 
                </mtext> 
               </mrow> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               δ 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
               <mi>
                 q 
               </mi> 
              </mstyle> 
              <mi>
                b 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 Ω 
               </mi> 
               <mi>
                 c 
               </mi> 
              </msub> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <msub> 
               <mi>
                 Ω 
               </mi> 
               <mi>
                 b 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               δ 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
               <mi>
                 q 
               </mi> 
              </mstyle> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msub> 
            <msub> 
             <mi>
               Ω 
             </mi> 
             <mi>
               c 
             </mi> 
            </msub> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               δ 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
               <mi>
                 q 
               </mi> 
              </mstyle> 
              <mi>
                b 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msub> 
            <msub> 
             <mi>
               Ω 
             </mi> 
             <mi>
               b 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math>(27)</p>
   <p>where</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          J 
        </mi> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            eq 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1.22 
      </mn> 
      <msqrt> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
          <mi>
            π 
          </mi> 
          <mi>
            G 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
          </msub> 
          <msub> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mtext>
              crit 
            </mtext> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <msub> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mtext>
              eq 
            </mtext> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mtext>
              rms 
            </mtext> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
      </msqrt> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(28)</p>
   <p>and similarly for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          J 
        </mi> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            eq 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. As an example, for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        493 
      </mn> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mtext>
         m 
       </mtext> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mtext>
         s 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          J 
        </mi> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            eq 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        2.0 
      </mn> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mtext>
          Mpc 
        </mtext> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Consider Equation (26). In the case of no baryons, and at low 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>, we recover the well known equation of Newtonian cosmology <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-11">
     [11]
    </xref>. The new features are the warm dark matter Jeans cut-off wavevector 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          J 
        </mi> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            eq 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, and the addition of baryons that couple to the dark matter.</p>
  </sec><sec id="s5">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-"></xref>5. Solutions</title>
   <p>We will solve Equations (26) and (27) from 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          eq 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> to a time 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          gal 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> before the formation of first galaxies, while the relative density perturbations are still linear. The baryon relative perturbations are allowed to start growing later, at decoupling at 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          dec 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Let us neglect baryons. At low comoving momenta 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
      <mi>
        q 
      </mi> 
     </mstyle> 
    </math>, or for cold dark matter with very large 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          J 
        </mi> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            eq 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, we can neglect the last term in (26). In this case the relative density perturbation 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> for the scalar modes evolve in proportion to 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> or 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>. These are the well known growing and decaying scalar modes of Newtonian cosmology. At larger 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>, the right hand side of (26) becomes negative, and the growing mode becomes a decaying mode. The transition wavevector at 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          eq 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          J 
        </mi> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            eq 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. Note that, for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          eq 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          J 
        </mi> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          J 
        </mi> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            eq 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msup> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          J 
        </mi> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            eq 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msqrt> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mtext>
              eq 
            </mtext> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msqrt> 
     </mrow> 
    </math> grows in proportion to 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msqrt> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </msqrt> 
     </mrow> 
    </math>, allowing non-linear re-generation of short wavelength density perturbations when first galaxy halos begin to form.</p>
   <p>Let us now add baryons. Protons recombine with electrons to form neutral hydrogen at decoupling at time 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          dec 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. The temperature of these “baryons” at decoupling is 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            γ 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            dec 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. The comoving root-mean-square thermal velocity of baryons at 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          dec 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≈ 
      </mo> 
      <msqrt> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msqrt> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          dec 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        8 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> m/s. Due to residual ionization, the hydrogen and helium gas remains in thermal equilibrium with photons until redshift 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        z 
      </mi> 
      <mo>
        ≈ 
      </mo> 
      <mn>
        150 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-11">
     [11]
    </xref>. At this redshift, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≈ 
      </mo> 
      <mn>
        21 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> m/s. Thereafter, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        ∝ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>, so 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> remains 21 m/s. So, after decoupling from the photons, baryons, i.e. mostly neutral hydrogen and helium atoms, behave as cold dark matter, i.e. 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msubsup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≪ 
      </mo> 
      <msubsup> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msubsup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> for our scenario of interest. We therefore neglect the term with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          J 
        </mi> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            eq 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> in (27). We note that the proper sound speed of the hydrogen and helium gas is 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msqrt> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            5 
          </mn> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <msub> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mi>
               N 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msqrt> 
     </mrow> 
    </math>, with a mean molecular weight 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        μ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1.22 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-11">
     [11]
    </xref>.</p>
   <p>We present numerical solutions to the coupled Equations (26) and (27) in <xref ref-type="fig" rid="fig1">
     Figure 1
    </xref>. The horizontal axis is 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        ≡ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            eq 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, and extends up to the time corresponding to the formation of first galaxies, i.e. at an expansion parameter of order 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          gal 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        ≡ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          21 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. To guide the eye, we present, with a continuous black line, the cold dark matter solution 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            gal 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mtext>
                gal 
              </mtext> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>, normalized to 1 at 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          gal 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. The runs are defined by the Jeans suppression parameter 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            J 
          </mi> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mtext>
              eq 
            </mtext> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (see Equation (26)), as indicated in each figure. The top left figure with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            J 
          </mi> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> corresponds to cold dark matter plus baryons. We set the initial 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, and the initial 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> so that the total relative matter density fluctuation 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> matches the cold dark matter reference at 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          gal 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <fig id="fig1" position="float">
    <label>Figure 1</label>
    <caption>
     <title>Figure 1. Relative density perturbations of warm dark matter 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    δ
   
         </mi> 
   
         <mrow> 
    
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
     
           <mi>
             q 
           </mi>
    
          </mstyle>
    
          <mi>
           
     h
    
          </mi>
   
         </mrow> 
  
        </msub> 
  
        <mo>
         
   ≡
  
        </mo>
  
        <mrow>
   
         <mrow> 
    
          <mi>
           
     δ
    
          </mi>
    
          <msub> 
     
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
     
           <mrow> 
            <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
           </mrow> 
    
          </msub> 
   
         </mrow>
   
         <mo>
          
    /
   
         </mo>
   
         <mrow> 
    
          <msub> 
     
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mo>
              ¯ 
            </mo> 
           </mover> 
     
           <mi>
             h 
           </mi> 
    
          </msub> 
   
         </mrow>
  
        </mrow> 
 
       </mrow>

      </math> (dot-dashed blue), baryons 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    δ
   
         </mi> 
   
         <mrow> 
    
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
     
           <mi>
             q 
           </mi>
    
          </mstyle>
    
          <mi>
           
     b
    
          </mi>
   
         </mrow> 
  
        </msub> 
  
        <mo>
         
   ≡
  
        </mo>
  
        <mrow>
   
         <mrow> 
    
          <mi>
           
     δ
    
          </mi>
    
          <msub> 
     
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
     
           <mrow> 
            <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
           </mrow> 
    
          </msub> 
   
         </mrow>
   
         <mo>
          
    /
   
         </mo>
   
         <mrow> 
    
          <msub> 
     
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mo>
              ¯ 
            </mo> 
           </mover> 
     
           <mi>
             b 
           </mi> 
    
          </msub> 
   
         </mrow>
  
        </mrow> 
 
       </mrow>

      </math> (dotted red) and cold dark matter 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    δ
   
         </mi> 
   
         <mrow> 
    
          <mtext>
           
     CDM
    
          </mtext>
   
         </mrow> 
  
        </msub> 
 
       </mrow>

      </math> for reference (continuous black), as a function of 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mrow>
   
         <mi>
          
    t
   
         </mi>
   
         <mo>
          
    /
   
         </mo>
   
         <mrow> 
    
          <msub> 
     
           <mi>
             t 
           </mi> 
     
           <mrow> 
            <mtext>
              eq 
            </mtext> 
           </mrow> 
    
          </msub> 
   
         </mrow>
  
        </mrow> 
 
       </mrow>

      </math> (normalized to cold dark matter =1 at 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mrow>
   
         <mrow> 
    
          <msub> 
     
           <mi>
             t 
           </mi> 
     
           <mrow> 
            <mtext>
              gal 
            </mtext> 
           </mrow> 
    
          </msub> 
   
         </mrow>
   
         <mo>
          
    /
   
         </mo>
   
         <mrow> 
    
          <msub> 
     
           <mi>
             t 
           </mi> 
     
           <mrow> 
            <mtext>
              eq 
            </mtext> 
           </mrow> 
    
          </msub> 
   
         </mrow>
  
        </mrow> 
 
       </mrow>

      </math>). 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    t
   
         </mi> 
   
         <mrow> 
    
          <mtext>
           
     gal
    
          </mtext>
   
         </mrow> 
  
        </msub> 
 
       </mrow>

      </math> corresponds to 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    a
   
         </mi> 
   
         <mrow> 
    
          <mtext>
           
     gal
    
          </mtext>
   
         </mrow> 
  
        </msub> 
  
        <mo>
         
   =
  
        </mo>
  
        <mrow>
   
         <mn>
          
    1
   
         </mn>
   
         <mo>
          
    /
   
         </mo>
   
         <mrow> 
    
          <mn>
           
     21
    
          </mn>
   
         </mrow>
  
        </mrow> 
 
       </mrow>

      </math>. The warm dark matter Jeans suppression parameter 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mrow>
   
         <mi>
          
    q
   
         </mi>
   
         <mo>
          
    /
   
         </mo>
   
         <mrow> 
    
          <msub> 
     
           <mi>
             q 
           </mi> 
     
           <mrow> 
            <mi>
              J 
            </mi> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
           </mrow> 
    
          </msub> 
    
          <mrow>
     
           <mo>
             ( 
           </mo> 
     
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mtext>
                eq 
              </mtext> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
     
           <mo>
             ) 
           </mo>
    
          </mrow>
   
         </mrow>
  
        </mrow> 
 
       </mrow>

      </math>, is indicated in the legends.</title>
    </caption>
    <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/4501418-rId359.jpeg?20250930032227" />
   </fig>
  </sec><sec id="s6">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-"></xref>6. Initial Conditions</title>
   <p>We need initial conditions for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> at 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          eq 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> at 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          dec 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. Since the equations of interest (26) and (27) are linear, we will normalize the results to the cold dark matter power spectrum at 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          NR 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          21 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (results are insensitive to the exact value chosen for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          NR 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, see the figures below).</p>
   <p>Let us now consider the period 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          NR 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          eq 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> when the density of radiation dominates, and after warm dark matter becomes non-relativistic. Here we neglect 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, as justified in Section 7. In this period baryons are coupled to the photons. For warm dark matter scalar modes, the hydrodynamical equation, obtained from (23) (but justified with General Relativity <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-11">
     [11]
    </xref>) is</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <msub> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msup> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
        <mi>
          π 
        </mi> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            crit 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msub> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
       <mn>
         9 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msubsup> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msubsup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(29)</p>
   <p>with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mo>
        ≡ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <msqrt> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msqrt> 
     </mrow> 
    </math>. Equation (29) for cold dark matter, i.e. 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, is the Mészáros equation, with the growing solution</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <mfrac> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            eq 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(30)</p>
   <p>So dark matter relative perturbations grow slowly within the horizon for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          eq 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. The right-hand-side of (29) becomes zero at</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          J 
        </mi> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1.34 
      </mn> 
      <msqrt> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
          <mi>
            π 
          </mi> 
          <mi>
            G 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
          </msub> 
          <msub> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mtext>
              crit 
            </mtext> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mtext>
              rms 
            </mtext> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
      </msqrt> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(31)</p>
   <p>At 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        q 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          J 
        </mi> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> the solution to (29) becomes oscillatory. For example, at early times 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        ≪ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          eq 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, the two solutions have the form 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <msup> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        ∝ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mtext>
        exp 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mi>
          ln 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ^ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> with</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mn>
          5 
        </mn> 
        <msup> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <msubsup> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <mtext>
            rms 
          </mtext> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          36 
        </mn> 
        <msubsup> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
        <msub> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(32)</p>
   <p>In conclusion, the warm dark matter power spectrum at 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          eq 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, is the same as the well known cold dark matter power spectrum at 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          eq 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, except for warm dark matter free-streaming prior to 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          NR 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>For warm dark matter with comoving velocity 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, the comoving free-streaming length from 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> to 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          NR 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, with expansion parameter 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          NR 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, is</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         l 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          fs 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
        <msqrt> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </msqrt> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(33)</p>
   <p>Consider a cold dark matter density perturbation of the form 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mtext>
         e 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>, and compare it with a warm dark matter density perturbation obtained by displacing the particles a length 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         l 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          fs 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> in random directions. The warm dark matter density perturbation becomes attenuated with respect to the cold dark matter perturbation by a factor</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         τ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          fs 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mtext>
          sin 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             l 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mtext>
              fs 
            </mtext> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
             <mi>
               h 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            fs 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mi>
             h 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(34)</p>
   <p>Note that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         τ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          fs 
        </mtext> 
       </mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msubsup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <msup> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mo>
            ′ 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mtext>
            fs 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≡ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mi>
         e 
       </mi> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> at 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        q 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <msup> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mtext>
          fs 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0.26 
      </mn> 
      <mo>
        ⋅ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          π 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            fs 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mi>
             h 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. This 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <msup> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mtext>
          fs 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is the same as 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          J 
        </mi> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> of (28), but with a coefficient 1.33 instead of 1.22. Since we will sample 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> sparsely, we will simply set 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         τ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          fs 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        q 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         l 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          fs 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mi>
        π 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Our initial conditions are 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ∝ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         τ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          fs 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> at 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          eq 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> at 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          dec 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. We normalize 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> at 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          eq 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> so that the relative total matter density fluctuation matches cold dark matter at 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          gal 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
  </sec><sec id="s7">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-"></xref>7. Baryons</title>
   <p>The analytic expressions for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> at time 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          dec 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, for the cold dark matter scenario, can be found in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-11">
     [11]
    </xref>. They are the sum of a “slow” and a “fast” (oscillating) term. For warm dark matter, the slow components become multiplied by 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         τ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          fs 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. Then</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mn>
        4.7 
      </mn> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mn>
          10 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <msub> 
       <mi>
         τ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          fs 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mn>
        2.2 
      </mn> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mn>
          10 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        exp 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mi>
             Γ 
           </mi> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mi>
        cos 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <msqrt> 
              <mrow> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mi>
                   R 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </msqrt> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(35)</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mn>
        1.0 
      </mn> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mn>
          10 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          5 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <msub> 
       <mi>
         τ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          fs 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mn>
        2.7 
      </mn> 
      <mi>
        exp 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mi>
             Γ 
           </mi> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mi>
        cos 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <msqrt> 
              <mrow> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mi>
                   R 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </msqrt> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(36)</p>
   <p>at 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        q 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> Mpc<sup>−</sup><sup>1</sup>. At 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        q 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        5 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> Mpc<sup>−</sup><sup>1</sup> the coefficients are −4.2 × 10<sup>2</sup>, 8.8 × 10<sup>−</sup><sup>6</sup>; −3.7 × 10<sup>−</sup><sup>7</sup> and −2.7, respectively. 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math> is the constant curvature perturbation outside the horizon. The oscillations are due to the sound speed 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msqrt> 
         <mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msqrt> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> of the photon-baryon plasma, and the attenuation factor is due to the long neutrino mean free-path. 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
      <mo>
        ≡ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
          <msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mo>
              ¯ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>In conclusion, the contribution of baryons to 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> at 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          eq 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is negligible, i.e.</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mo>
        ≈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          2.7 
        </mn> 
        <msub> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            4.7 
          </mn> 
          <mo>
            × 
          </mo> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mn>
              10 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <msub> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0.001 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
  </sec><sec id="s8">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-"></xref>8. The Warm Dark Matter Cut-Off Factor 

    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
      <msup> 
   
       <mi>
        
    τ
   
       </mi> 
   
       <mn>
        
    2
   
       </mn> 
  
      </msup> 
  
      <mrow>
   
       <mo>
        
    (
   
       </mo> 
   
       <mi>
        
    q
   
       </mi> 
   
       <mo>
        
    )
   
       </mo>
  
      </mrow>
 
     </mrow>

    </math></title>
   <p>We consider two thermal velocity distributions: the Maxwell distribution, and the Bose-Einstein distribution with zero chemical potential. As an example, we assume a root-mean-square comoving thermal velocity 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        493 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> m/s, inspired by Table 4 of <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-1">
     [1]
    </xref>. The final result (38) will not depend on this particular example. The interest in the Bose-Einstein and Maxwell velocity distributions is as follows. Dark matter particles may be bosons <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-1">
     [1]
    </xref>. The ultra-relativistic dark matter may have the ultra-relativistic Bose-Einstein distribution. When, due to the expansion of the universe the dark matter becomes non-relativistic, it may acquire the non-relativistic Bose-Einstein distribution if collisionless, or may relax to the Maxwell distribution as explained in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-14">
     [14]
    </xref>. The cored isothermal sphere implies a Maxwell distribution. To cross-check one distribution with observations, it is necessary to have predictions for several distributions. So, both distributions are of observational interest.</p>
   <p>In <xref ref-type="table" rid="table1">
     Table 1
    </xref> and <xref ref-type="table" rid="table2">
     Table 2
    </xref> we consider six warm dark matter thermal velocity bins. For each bin we obtain the root-mean-square velocity 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, the weight 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       w 
     </mi> 
    </math> for the Maxwell or Bose-Einstein distribution, the Jeans wavevector 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          Jh 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            eq 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> from (28), and the comoving free-streaming length 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         l 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          fs 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> from (33).</p>
   <p>We consider six equations of the form (26) with relative perturbations 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> to 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mn>
          6 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, corresponding to the six bins of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> listed in <xref ref-type="table" rid="table1">
     Table 1
    </xref> or <xref ref-type="table" rid="table2">
     Table 2
    </xref>. Instead of one 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, we now have six 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         w 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, with weights 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         w 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> corresponding to the Maxwell, or Bose-Einstein, distributions. We integrate numerically seven coupled equations: six of the form (26) for the warm dark matter in each velocity bin, and (27) for the baryons. The results are presented in <xref ref-type="fig" rid="fig2">
     Figure 2
    </xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig3">
     Figure 3
    </xref>.</p>
   <p>This analysis obtains the predicted linear power spectrum warm dark matter cut-off factor 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         τ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≡ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            WDM 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            CDM 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> at 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          gal 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, for the Maxwell and Bose-Einstein warm dark matter velocity distributions, see <xref ref-type="fig" rid="fig4">
     Figure 4
    </xref>. Note that if warm dark matter has a Bose-Einstein distribution, then there is a longer tail due to the excess of particles with low 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> that act as cold dark matter.</p>
   <table-wrap id="table1">
    <label>
     <xref ref-type="table" rid="table1">
      Table 1
     </xref></label>
    <caption>
     <title>
      <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-"></xref>Table 1. For each warm dark matter thermal velocity bin we obtain the root-mean-square velocity 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    v
   
         </mi> 
   
         <mrow> 
    
          <mi>
           
     h
    
          </mi>
    
          <mtext>
           
     rms
    
          </mtext>
   
         </mrow> 
  
        </msub> 
 
       </mrow>

      </math> and weight 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        
  w
 
       </mi>

      </math> for a Maxwell distribution with total root-mean-square velocity 493 m/s. Also presented is the corresponding Jeans wavevector 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    q
   
         </mi> 
   
         <mrow> 
    
          <mtext>
           
     Jh
    
          </mtext>
   
         </mrow> 
  
        </msub> 
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    (
   
         </mo> 
   
         <mrow> 
    
          <msub> 
     
           <mi>
             t 
           </mi> 
     
           <mrow> 
            <mtext>
              eq 
            </mtext> 
           </mrow> 
    
          </msub> 
   
         </mrow> 
   
         <mo>
          
    )
   
         </mo>
  
        </mrow>
 
       </mrow>

      </math>, and comoving free-streaming length 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    l
   
         </mi> 
   
         <mrow> 
    
          <mtext>
           
     fs
    
          </mtext>
   
         </mrow> 
  
        </msub> 
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    (
   
         </mo> 
   
         <mrow> 
    
          <msub> 
     
           <mi>
             v 
           </mi> 
     
           <mi>
             h 
           </mi> 
    
          </msub> 
   
         </mrow> 
   
         <mo>
          
    )
   
         </mo>
  
        </mrow>
 
       </mrow>

      </math> from 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mi>
         
   t
  
        </mi>
  
        <mo>
         
   =
  
        </mo>
  
        <mn>
         
   0
  
        </mn>
 
       </mrow>

      </math> to 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    t
   
         </mi> 
   
         <mrow> 
    
          <mi>
           
     h
    
          </mi>
    
          <mtext>
           
     NR
    
          </mtext>
   
         </mrow> 
  
        </msub> 
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    (
   
         </mo> 
   
         <mrow> 
    
          <msub> 
     
           <mi>
             v 
           </mi> 
     
           <mi>
             h 
           </mi> 
    
          </msub> 
   
         </mrow> 
   
         <mo>
          
    )
   
         </mo>
  
        </mrow>
 
       </mrow>

      </math>.</title>
    </caption>
    <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
     <tr> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mi>
              min 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mi>
              max 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mtext>
              rms 
            </mtext> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <mn>
            100 
          </mn> 
          <mi>
            w 
          </mi> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mtext>
              Jh 
            </mtext> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mtext>
                eq 
              </mtext> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             l 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mtext>
              fs 
            </mtext> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
             <mi>
               h 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">[m/s]</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">[m/s]</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">[m/s]</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">[Mpc<sup>−</sup><sup>1</sup>]</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">[Mpc]</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">0</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">75</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">58</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">0.48</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">16.70</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">0.090</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">75</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">175</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">139</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">5.05</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">6.96</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">0.217</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">175</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">375</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">293</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">31.57</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">3.30</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">0.457</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">375</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">625</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">494</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">44.37</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">1.96</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">0.772</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">625</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">875</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">721</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">16.14</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">1.34</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">1.126</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">875</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">970</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">2.39</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">1.00</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">1.514</p></td> 
     </tr> 
    </table>
   </table-wrap>
   <table-wrap id="table2">
    <label>
     <xref ref-type="table" rid="table2">
      Table 2
     </xref></label>
    <caption>
     <title>
      <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-"></xref>Table 2. For each warm dark matter thermal velocity bin we obtain the root-mean-square velociy 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    v
   
         </mi> 
   
         <mrow> 
    
          <mi>
           
     h
    
          </mi>
    
          <mtext>
           
     rms
    
          </mtext>
   
         </mrow> 
  
        </msub> 
 
       </mrow>

      </math> and weight 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        
  w
 
       </mi>

      </math> for a Bose-Einstein distribution, with zero chemical potential, with total root-mean-square velocity 493 m/s. Also presented is the corresponding Jeans wavevector 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    q
   
         </mi> 
   
         <mrow> 
    
          <mtext>
           
     Jh
    
          </mtext>
   
         </mrow> 
  
        </msub> 
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    (
   
         </mo> 
   
         <mrow> 
    
          <msub> 
     
           <mi>
             t 
           </mi> 
     
           <mrow> 
            <mtext>
              eq 
            </mtext> 
           </mrow> 
    
          </msub> 
   
         </mrow> 
   
         <mo>
          
    )
   
         </mo>
  
        </mrow>
 
       </mrow>

      </math>, and comoving free-streaming length 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    l
   
         </mi> 
   
         <mrow> 
    
          <mtext>
           
     fs
    
          </mtext>
   
         </mrow> 
  
        </msub> 
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    (
   
         </mo> 
   
         <mrow> 
    
          <msub> 
     
           <mi>
             v 
           </mi> 
     
           <mi>
             h 
           </mi> 
    
          </msub> 
   
         </mrow> 
   
         <mo>
          
    )
   
         </mo>
  
        </mrow>
 
       </mrow>

      </math> from 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mi>
         
   t
  
        </mi>
  
        <mo>
         
   =
  
        </mo>
  
        <mn>
         
   0
  
        </mn>
 
       </mrow>

      </math> to 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    t
   
         </mi> 
   
         <mrow> 
    
          <mi>
           
     h
    
          </mi>
    
          <mtext>
           
     NR
    
          </mtext>
   
         </mrow> 
  
        </msub> 
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    (
   
         </mo> 
   
         <mrow> 
    
          <msub> 
     
           <mi>
             v 
           </mi> 
     
           <mi>
             h 
           </mi> 
    
          </msub> 
   
         </mrow> 
   
         <mo>
          
    )
   
         </mo>
  
        </mrow>
 
       </mrow>

      </math>.</title>
    </caption>
    <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
     <tr> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mi>
              min 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mi>
              max 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mtext>
              rms 
            </mtext> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <mn>
            100 
          </mn> 
          <mi>
            w 
          </mi> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mtext>
              Jh 
            </mtext> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mtext>
                eq 
              </mtext> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             l 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mtext>
              fs 
            </mtext> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
             <mi>
               h 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">[m/s]</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">[m/s]</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">[m/s]</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">[Mpc<sup>−</sup><sup>1</sup>]</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">[Mpc]</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">0</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">75</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">43</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">11.50</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">22.39</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">0.067</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">75</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">175</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">128</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">14.98</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">7.57</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">0.200</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">175</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">375</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">278</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">27.09</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">3.48</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">0.434</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">375</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">625</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">496</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">25.13</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">1.95</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">0.774</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">625</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">875</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">738</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">13.99</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">1.31</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">1.151</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">875</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">1056</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">7.31</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">0.92</p></td> 
      <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">1.648</p></td> 
     </tr> 
    </table>
   </table-wrap>
   <p>For predictions with the Press-Schechter formalism it is convenient to have an analytic approximation to 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         τ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. For the Maxwell distribution, we may simply take 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         τ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mtext>
        exp 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mtext>
              fs 
            </mtext> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msubsup> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          fs 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1.41 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> Mpc<sup>−</sup><sup>1</sup>, see <xref ref-type="fig" rid="fig4">
     Figure 4
    </xref>. For the Bose-Einstein distribution, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         τ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> has the form</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         τ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mtext>
              exp 
            </mtext> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mfrac> 
               <mrow> 
                <msup> 
                 <mi>
                   q 
                 </mi> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                </msup> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <msubsup> 
                 <mi>
                   q 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mtext>
                    fs 
                  </mtext> 
                 </mrow> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                </msubsup> 
               </mrow> 
              </mfrac> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mtext>
              if 
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              q 
            </mi> 
            <mo>
              ≤ 
            </mo> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <msub> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mtext>
                fs 
              </mtext> 
             </mrow> 
            </msub> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mtext>
              exp 
            </mtext> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <msup> 
               <mi>
                 a 
               </mi> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msup> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mfrac> 
               <mrow> 
                <msup> 
                 <mi>
                   q 
                 </mi> 
                 <mi>
                   n 
                 </mi> 
                </msup> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <msup> 
                 <mrow> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ( 
                   </mo> 
                   <mrow> 
                    <mi>
                      a 
                    </mi> 
                    <mo>
                      ⋅ 
                    </mo> 
                    <msub> 
                     <mi>
                       q 
                     </mi> 
                     <mrow> 
                      <mtext>
                        fs 
                      </mtext> 
                     </mrow> 
                    </msub> 
                   </mrow> 
                   <mo>
                     ) 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                 <mi>
                   n 
                 </mi> 
                </msup> 
               </mrow> 
              </mfrac> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mtext>
              if 
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              q 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <msub> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mtext>
                fs 
              </mtext> 
             </mrow> 
            </msub> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>(37)</p>
   <p>with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          fs 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1.45 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> Mpc<sup>−</sup><sup>1</sup>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        a 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1.4 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        b 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0.0006 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1.41 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. Equation (26), and the initial conditions, depend on the combination 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        q 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. Therefore, the horizontal axis 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       q 
     </mi> 
    </math> of <xref ref-type="fig" rid="fig4">
     Figure 4
    </xref> may be rescaled to other 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> different from 493 m/s. For example, for the Maxwell distribution,</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          fs 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            gal 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1.41 
      </mn> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mtext>
          Mpc 
        </mtext> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mn>
          493 
        </mn> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mtext>
           m 
         </mtext> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mtext>
           s 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <mtext>
            rms 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0.88 
      </mn> 
      <msqrt> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
          <mi>
            π 
          </mi> 
          <mi>
            G 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
          </msub> 
          <msub> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mtext>
              crit 
            </mtext> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <msub> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mtext>
              eq 
            </mtext> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mtext>
              rms 
            </mtext> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
      </msqrt> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(38)</p>
   <fig id="fig2" position="float">
    <label>Figure 2</label>
    <caption>
     <title>Figure 2. Relative density perturbations of warm dark matter 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mrow>
   
         <mrow> 
    
          <mi>
           
     δ
    
          </mi>
    
          <msub> 
     
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
     
           <mrow> 
            <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
           </mrow> 
    
          </msub> 
   
         </mrow>
   
         <mo>
          
    /
   
         </mo>
   
         <mrow> 
    
          <msub> 
     
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mo>
              ¯ 
            </mo> 
           </mover> 
     
           <mi>
             h 
           </mi> 
    
          </msub> 
   
         </mrow>
  
        </mrow> 
 
       </mrow>

      </math> (dot-dashed blue), baryons 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mrow>
   
         <mrow> 
    
          <mi>
           
     δ
    
          </mi>
    
          <msub> 
     
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
     
           <mrow> 
            <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
           </mrow> 
    
          </msub> 
   
         </mrow>
   
         <mo>
          
    /
   
         </mo>
   
         <mrow> 
    
          <msub> 
     
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mo>
              ¯ 
            </mo> 
           </mover> 
     
           <mi>
             b 
           </mi> 
    
          </msub> 
   
         </mrow>
  
        </mrow> 
 
       </mrow>

      </math> (dotted red), total 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mrow>
   
         <mrow> 
    
          <mrow>
     
           <mo>
             ( 
           </mo> 
     
           <mrow> 
            <mi>
              δ 
            </mi> 
            <msub> 
             <mi>
               ρ 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
               <mi>
                 q 
               </mi> 
              </mstyle> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msub> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              δ 
            </mi> 
            <msub> 
             <mi>
               ρ 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
               <mi>
                 q 
               </mi> 
              </mstyle> 
              <mi>
                b 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
     
           <mo>
             ) 
           </mo>
    
          </mrow>
   
         </mrow>
   
         <mo>
          
    /
   
         </mo>
   
         <mrow> 
    
          <mrow>
     
           <mo>
             ( 
           </mo> 
     
           <mrow> 
            <msub> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                ρ 
              </mi> 
              <mo>
                ¯ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mi>
               h 
             </mi> 
            </msub> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msub> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                ρ 
              </mi> 
              <mo>
                ¯ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mi>
               b 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
     
           <mo>
             ) 
           </mo>
    
          </mrow>
   
         </mrow>
  
        </mrow> 
 
       </mrow>

      </math> (dashed-triple-dot green), and cold dark matter for reference (continuous black), as a function of 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mrow>
   
         <mi>
          
    t
   
         </mi>
   
         <mo>
          
    /
   
         </mo>
   
         <mrow> 
    
          <msub> 
     
           <mi>
             t 
           </mi> 
     
           <mrow> 
            <mtext>
              eq 
            </mtext> 
           </mrow> 
    
          </msub> 
   
         </mrow>
  
        </mrow> 
 
       </mrow>

      </math> (normalized to cold dark matter = 1 at 

      <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mrow>
   
         <mrow> 
    
          <msub> 
     
           <mi>
             t 
           </mi> 
     
           <mrow> 
            <mtext>
              gal 
            </mtext> 
           </mrow> 
    
          </msub> 
   
         </mrow>
   
         <mo>
          
    /
   
         </mo>
   
         <mrow> 
    
          <msub> 
     
           <mi>
             t 
           </mi> 
     
           <mrow> 
            <mtext>
              eq 
            </mtext> 
           </mrow> 
    
          </msub> 
   
         </mrow>
  
        </mrow> 
 
       </mrow>

      </math>). 

      <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    t
   
         </mi> 
   
         <mrow> 
    
          <mtext>
           
     gal
    
          </mtext>
   
         </mrow> 
  
        </msub> 
 
       </mrow>

      </math> corresponds to 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    a
   
         </mi> 
   
         <mrow> 
    
          <mtext>
           
     gal
    
          </mtext>
   
         </mrow> 
  
        </msub> 
  
        <mo>
         
   =
  
        </mo>
  
        <mrow>
   
         <mn>
          
    1
   
         </mn>
   
         <mo>
          
    /
   
         </mo>
   
         <mrow> 
    
          <mn>
           
     21
    
          </mn>
   
         </mrow>
  
        </mrow> 
 
       </mrow>

      </math>. The wavevector 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
  
        <mi>
         
   q
  
        </mi>
 
       </mstyle>

      </math> is indicated on each figure. The warm dark matter has a Maxwell velocity distribution with 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    v
   
         </mi> 
   
         <mrow> 
    
          <mi>
           
     h
    
          </mi>
    
          <mtext>
           
     rms
    
          </mtext>
   
         </mrow> 
  
        </msub> 
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    (
   
         </mo> 
   
         <mn>
          
    1
   
         </mn> 
   
         <mo>
          
    )
   
         </mo>
  
        </mrow>
  
        <mo>
         
   =
  
        </mo>
  
        <mn>
         
   493
  
        </mn>
 
       </mrow>

      </math> m/s.</title>
    </caption>
    <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/4501418-rId597.jpeg?20250930032229" />
   </fig>
   <fig id="fig3" position="float">
    <label>Figure 3</label>
    <caption>
     <title>Figure 3. Same as <xref ref-type="fig" rid="fig2">
       Figure 2
      </xref>, but for a Bose-Einstein velocity distribution with zero chemical potential, with 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    v
   
         </mi> 
   
         <mrow> 
    
          <mi>
           
     h
    
          </mi>
    
          <mtext>
           
     rms
    
          </mtext>
   
         </mrow> 
  
        </msub> 
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    (
   
         </mo> 
   
         <mn>
          
    1
   
         </mn> 
   
         <mo>
          
    )
   
         </mo>
  
        </mrow>
  
        <mo>
         
   =
  
        </mo>
  
        <mn>
         
   493
  
        </mn>
 
       </mrow>

      </math> m/s.</title>
    </caption>
    <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/4501418-rId616.jpeg?20250930032229" />
   </fig>
   <p>We note that with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        493 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> m/s we obtain the values of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         τ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> that fit the observed stellar mass and ultra-violet luminosity distributions in a wide redshift range <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-7">
     [7]
    </xref>, suggesting that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is indeed of order 493 m/s. An example is presented in <xref ref-type="fig" rid="fig5">
     Figure 5
    </xref>. We do not have the resolution needed to distinguish the Maxwell from the Bose-Einstein distributions.</p>
   <p>A measurement of the linear comoving power spectrum of density perturbations 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, prior to the formation of the first galaxies, will be able to obtain 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          rms 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, and perhaps distinguish between the Maxwell and Bose-Einstein distributions. A compilation of measurements of the power spectrum 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> can be found in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-15">
     [15]
    </xref>. The Planck mission is sensitive to the linear power spectrum prior to galaxy formation, and reaches 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        q 
      </mi> 
      <mo>
        ≈ 
      </mo> 
      <mn>
        0.4 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> Mpc<sup>−</sup><sup>1</sup>. Measurement of the linear power spectrum, up to 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        q 
      </mi> 
      <mo>
        ≈ 
      </mo> 
      <mn>
        20 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> Mpc<sup>−</sup><sup>1</sup>, will become possible with high resolution weak gravitational lensing of the cosmic microwave background radiation (CMB) <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-16">
     [16]
    </xref>.</p>
   <fig id="fig4" position="float">
    <label>Figure 4</label>
    <caption>
     <title>Figure 4. Warm dark matter plus baryon power spectrum cut-off factor 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msup> 
   
         <mi>
          
    τ
   
         </mi> 
   
         <mn>
          
    2
   
         </mn> 
  
        </msup> 
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    (
   
         </mo> 
   
         <mi>
          
    q
   
         </mi> 
   
         <mo>
          
    )
   
         </mo>
  
        </mrow>
 
       </mrow>

      </math>, relative to cold dark matter at 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    a
   
         </mi> 
   
         <mrow> 
    
          <mtext>
           
     gal
    
          </mtext>
   
         </mrow> 
  
        </msub> 
  
        <mo>
         
   =
  
        </mo>
  
        <mrow>
   
         <mn>
          
    1
   
         </mn>
   
         <mo>
          
    /
   
         </mo>
   
         <mrow> 
    
          <mn>
           
     21
    
          </mn>
   
         </mrow>
  
        </mrow> 
 
       </mrow>

      </math>, as a function of comoving wavevector 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
  
        <mi>
         
   q
  
        </mi>
 
       </mstyle>

      </math>, for dark matter thermal velocities with a Maxwell distribution (red) or Bose-Einstein distribution with zero chemical potential (blue), with 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    v
   
         </mi> 
   
         <mrow> 
    
          <mi>
           
     h
    
          </mi>
    
          <mtext>
           
     rms
    
          </mtext>
   
         </mrow> 
  
        </msub> 
  
        <mo>
         
   =
  
        </mo>
  
        <mn>
         
   493
  
        </mn>
 
       </mrow>

      </math> m/s. Continuous lines in red or blue are analytic approximations described in the text.</title>
    </caption>
    <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/4501418-rId634.jpeg?20250930032230" />
   </fig>
   <p>Let us compare (38) (at 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          gal 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>) with Figure 5 of <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-12">
     [12]
    </xref> (at 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          eq 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>) for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         τ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            fs 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≡ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mi>
         e 
       </mi> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          fs 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            eq 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1.03 
      </mn> 
      <msqrt> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
          <mi>
            π 
          </mi> 
          <mi>
            G 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
          </msub> 
          <msub> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mtext>
              crit 
            </mtext> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <msub> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mtext>
              eq 
            </mtext> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mtext>
              rms 
            </mtext> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
      </msqrt> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(39)</p>
   <p>We note that the derivations of (38) and (39) are very different. Also noteworthy is a comparison of (38) with (28). A numerical calculation of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         τ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> with CMBFAST or CAMB is presented in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-17">
     [17]
    </xref>.</p>
   <p>The effect of baryons can be illustrated as follows. For the Maxwell distribution at 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            fs 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mtext>
              eq 
            </mtext> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        2.2 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> Mpc<sup>−</sup><sup>1</sup>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        τ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0.361 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> with baryons, and 0.291 without baryons.</p>
   <fig id="fig5" position="float">
    <label>Figure 5</label>
    <caption>
     <title>Figure 5. Comparison of predicted and observed distributions of 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mrow>
   
         <mi>
          
    M
   
         </mi>
   
         <mo>
          
    /
   
         </mo>
   
         <mrow> 
    
          <msub> 
     
           <mi>
             M 
           </mi> 
     
           <mo>
             ⊙ 
           </mo> 
    
          </msub> 
   
         </mrow>
  
        </mrow> 
  
        <mo>
         
   =
  
        </mo>
  
        <msup> 
   
         <mrow> 
    
          <mn>
           
     10
    
          </mn>
   
         </mrow> 
   
         <mrow> 
    
          <mn>
           
     1.5
    
          </mn>
   
         </mrow> 
  
        </msup> 
  
        <mrow>
   
         <mrow> 
    
          <msub> 
     
           <mi>
             M 
           </mi> 
     
           <mtext>
             * 
           </mtext> 
    
          </msub> 
   
         </mrow>
   
         <mo>
          
    /
   
         </mo>
   
         <mrow> 
    
          <msub> 
     
           <mi>
             M 
           </mi> 
     
           <mo>
             ⊙ 
           </mo> 
    
          </msub> 
   
         </mrow>
  
        </mrow> 
 
       </mrow>

      </math> (top panel) and 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mrow>
   
         <mrow> 
    
          <msub> 
     
           <mi>
             L 
           </mi> 
     
           <mrow> 
            <mi>
              U 
            </mi> 
            <mi>
              V 
            </mi> 
           </mrow> 
    
          </msub> 
   
         </mrow>
   
         <mo>
          
    /
   
         </mo>
   
         <mrow> 
    
          <msub> 
     
           <mi>
             L 
           </mi> 
     
           <mo>
             ⊙ 
           </mo> 
    
          </msub> 
   
         </mrow>
  
        </mrow> 
  
        <mo>
         
   =
  
        </mo>
  
        <msup> 
   
         <mrow> 
    
          <mn>
           
     10
    
          </mn>
   
         </mrow> 
   
         <mrow> 
    
          <mn>
           
     9.6
    
          </mn>
   
         </mrow> 
  
        </msup> 
  
        <mrow>
   
         <mrow> 
    
          <mtext>
           
     SFR
    
          </mtext>
   
         </mrow>
   
         <mo>
          
    /
   
         </mo>
   
         <mrow> 
    
          <mrow>
     
           <mo>
             ( 
           </mo> 
     
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 M 
               </mi> 
               <mo>
                 ⊙ 
               </mo> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               / 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mtext>
                yr 
              </mtext> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mrow> 
     
           <mo>
             ) 
           </mo>
    
          </mrow>
   
         </mrow>
  
        </mrow> 
 
       </mrow>

      </math> (bottom panel) for redshift 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mi>
         
   z
  
        </mi>
  
        <mo>
         
   =
  
        </mo>
  
        <mn>
         
   6
  
        </mn>
 
       </mrow>

      </math>. Data are from the Hubble Space Telescope (stellar mass 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    M
   
         </mi> 
   
         <mtext>
          
    *
   
         </mtext> 
  
        </msub> 
 
       </mrow>

      </math> from <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-18">
       [18]
      </xref> and ultra-violet luminosity 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    L
   
         </mi> 
   
         <mrow> 
    
          <mi>
           
     U
    
          </mi>
    
          <mi>
           
     V
    
          </mi>
   
         </mrow> 
  
        </msub> 
 
       </mrow>

      </math> from <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-19">
       [19]
      </xref>) (black squares), from the continuity equation <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-20">
       [20]
      </xref> (red triangles), and from the James Webb Space Telescope (green triangles) <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-21">
       [21]
      </xref>. The predictions have 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msup> 
   
         <mi>
          
    τ
   
         </mi> 
   
         <mn>
          
    2
   
         </mn> 
  
        </msup> 
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    (
   
         </mo> 
   
         <mi>
          
    q
   
         </mi> 
   
         <mo>
          
    )
   
         </mo>
  
        </mrow>
  
        <mo>
         
   =
  
        </mo>
  
        <mtext>
         
   exp
  
        </mtext>
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    (
   
         </mo> 
   
         <mrow> 
    
          <mo>
           
     −
    
          </mo>
    
          <mrow>
     
           <mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
           </mrow>
     
           <mo>
             / 
           </mo>
     
           <mrow> 
            <msubsup> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mtext>
                fs 
              </mtext> 
             </mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msubsup> 
           </mrow>
    
          </mrow> 
   
         </mrow> 
   
         <mo>
          
    )
   
         </mo>
  
        </mrow>
 
       </mrow>

      </math> with 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    q
   
         </mi> 
   
         <mrow> 
    
          <mtext>
           
     fs
    
          </mtext>
   
         </mrow> 
  
        </msub> 
 
       </mrow>

      </math> as shown in the figure, corresponding to the Maxwell distribution. For full details, see <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-7">
       [7]
      </xref>. 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    v
   
         </mi> 
   
         <mrow> 
    
          <mi>
           
     h
    
          </mi>
    
          <mtext>
           
     rms
    
          </mtext>
   
         </mrow> 
  
        </msub> 
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    (
   
         </mo> 
   
         <mn>
          
    1
   
         </mn> 
   
         <mo>
          
    )
   
         </mo>
  
        </mrow>
  
        <mo>
         
   =
  
        </mo>
  
        <mrow>
   
         <mrow> 
    
          <mn>
           
     493
    
          </mn>
    
          <mtext>
           
      
    
          </mtext>
    
          <mrow>
     
           <mtext>
             m 
           </mtext>
     
           <mo>
             / 
           </mo>
     
           <mtext>
             s 
           </mtext>
    
          </mrow> 
    
          <mo>
           
     ×
    
          </mo>
    
          <mn>
           
     1.41
    
          </mn>
    
          <mtext>
           
      
    
          </mtext>
    
          <msup> 
     
           <mrow> 
            <mtext>
              Mpc 
            </mtext> 
           </mrow> 
     
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
    
          </msup> 
   
         </mrow>
   
         <mo>
          
    /
   
         </mo>
   
         <mrow> 
    
          <msub> 
     
           <mi>
             q 
           </mi> 
     
           <mrow> 
            <mtext>
              fs 
            </mtext> 
           </mrow> 
    
          </msub> 
   
         </mrow>
  
        </mrow> 
 
       </mrow>

      </math>.</title>
    </caption>
    <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/4501418-rId657.jpeg?20250930032230" />
   </fig>
  </sec><sec id="s9">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-"></xref>9. Conclusion</title>
   <p>Hydrodynamical equations of warm dark matter and baryons allow an understanding of galaxy halos, galaxy rotation curves, stellar mass distributions, ultra-violet luminosity distributions, galaxy formation, and the hierarchical evolution of galaxies. These equations also describe the formation of structure in the expanding universe. Linear relative density perturbations are described by the coupled Equations (26) and (27). Solving these equations we have obtained predictions of the linear power spectrum of relative density perturbations for two cases of interest: warm dark matter with a Maxwell or Bose-Einstein distribution of velocities. The predicted power spectrum may be tested with high precision weak gravitational lensing of the cosmic microwave background radiation <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144671-16">
     [16]
    </xref>.</p>
  </sec><sec id="s10">
   <title>Acknowledgements</title>
   <p>I thank Karsten Müller for his early interest in this work and for many useful discussions.</p>
  </sec>
 </body><back>
  <ref-list>
   <title>References</title>
   <ref id="scirp.144671-ref1">
    <label>1</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Hoeneisen, B. (2024) Measurements of the Dark Matter Mass, Temperature and Spin. International Journal of Astronomy and Astrophysics, 14, 184-202. &gt;https://doi.org/10.4236/ijaa.2024.143012
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.144671-ref2">
    <label>2</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Hoeneisen, B. (2023) Understanding the Formation of Galaxies with Warm Dark Matter. Journal of Modern Physics, 14, 1741-1754. &gt;https://doi.org/10.4236/jmp.2023.1413103
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.144671-ref3">
    <label>3</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Hoeneisen, B. (2025) Discrepancies between Limits and Measurements of Warm Dark Matter Properties. International Journal of Astronomy and Astrophysics, 15, 65-79. &gt;https://doi.org/10.4236/ijaa.2025.152005
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.144671-ref4">
    <label>4</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Hoeneisen, B. (2025) Why Do Galaxies Have Extended Flat Rotation Curves? International Journal of Astronomy and Astrophysics, 15, 1-10. &gt;https://doi.org/10.4236/ijaa.2025.151001
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.144671-ref5">
    <label>5</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Feynman, R.P., Leighton, R.B. and Sands, M. (1965) The Feynman Lectures on Physics. Addison-Wesley Publishing Company.
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.144671-ref6">
    <label>6</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Mistele, T., McGaugh, S., Lelli, F., Schombert, J. and Li, P. (2024) Indefinitely Flat Circular Velocities and the Baryonic Tully-Fisher Relation from Weak Lensing. arXiv: 2406.09685. 
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.144671-ref7">
    <label>7</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Hoeneisen, B. (2024) Are James Webb Space Telescope Observations Consistent with Warm Dark Matter? International Journal of Astronomy and Astrophysics, 14, 45-60. &gt;https://doi.org/10.4236/ijaa.2024.141003
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.144671-ref8">
    <label>8</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Hoeneisen, B. (2022) Measurement of the Dark Matter Velocity Dispersion with Galaxy Stellar Masses, UV Luminosities, and Reionization. International Journal of Astronomy and Astrophysics, 12, 258-272. &gt;https://doi.org/10.4236/ijaa.2022.123015
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.144671-ref9">
    <label>9</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Hoeneisen, B. (2025) Update to the “New Minimal Standard Model”. International Journal of Astronomy and Astrophysics, 15, 43-63. &gt;https://doi.org/10.4236/ijaa.2025.151004
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.144671-ref10">
    <label>10</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Navas, S., et al. (2024) Review of Particle Physics. Physical Review D, 110, Article ID: 030001.
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.144671-ref11">
    <label>11</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Weinberg, S. (2008) Cosmology. Oxford University Press.
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.144671-ref12">
    <label>12</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Boyanovsky, D., de Vega, H.J. and Sanchez, N.G. (2008) Dark Matter Transfer Function: Free Streaming, Particle Statistics, and Memory of Gravitational Clustering. Physical Review D, 78, Article ID: 063546. &gt;https://doi.org/10.1103/physrevd.78.063546
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.144671-ref13">
    <label>13</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Boyanovsky, D. (2007) Free Streaming in Mixed Dark Matter. arXiv: 0711.0470.
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.144671-ref14">
    <label>14</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Paduroiu, S., Revaz, Y. and Pfenniger, D. (2015) Structure Formation in Warm Dark Matter Cosmologies Top-Bottom Upside-Down. arXiv: 1506.03789.
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.144671-ref15">
    <label>15</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Chabanier, S., Millea, M. and Palanque-Delabrouille, N. (2019) Matter Power Spectrum: From Ly Α Forest to CMB Scales. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 489, 2247-2253. &gt;https://doi.org/10.1093/mnras/stz2310
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.144671-ref16">
    <label>16</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     MacInnis, A. and Sehgal, N. (2024) CMB-HD as a Probe of Dark Matter on Sub-Galactic Scales. arXiv: 2405.12220.
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.144671-ref17">
    <label>17</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Viel, M., Lesgourgues, J., Haehnelt, M.G., Matarrese, S. and Riotto, A. (2005) Constraining Warm Dark Matter Candidates Including Sterile Neutrinos and Light Gravitinos with WMAP and the Lyman-α Forest. Physical Review D, 71, Article ID: 063534. &gt;https://doi.org/10.1103/physrevd.71.063534
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.144671-ref18">
    <label>18</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Song, M., Finkelstein, S.L., Ashby, M.L.N., Grazian, A., Lu, Y., Papovich, C., et al. (2016) The Evolution of the Galaxy Stellar Mass Function at : A Steepening Low-Mass-End Slope with Increasing Redshift. The Astrophysical Journal, 825, Article 5. &gt;https://doi.org/10.3847/0004-637x/825/1/5
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.144671-ref19">
    <label>19</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Bouwens, R.J., et al. (2021) New Determinations of the Luminosity Functions from to show Remarkable Consistency with Halo Growth and a Constant Star Formation Efficiency. arXiv: 2102.07775v1. &gt;https://arxiv.org/pdf/2102.07775.pdf 
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.144671-ref20">
    <label>20</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Lapi, A., Mancuso, C., Bressan, A. and Danese, L. (2017) Stellar Mass Function of Active and Quiescent Galaxies via the Continuity Equation. The Astrophysical Journal, 847, Article 13. &gt;https://doi.org/10.3847/1538-4357/aa88c9
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.144671-ref21">
    <label>21</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Navarro-Carrera, R., Rinaldi, P., Caputi, K.I., Iani, E., Kokorev, V. and van Mierlo, S. (2023) Constraints on the Faint End of the Galaxy Stellar Mass Function at from Deep JWST Data. arXiv: 2305.16141.
    </mixed-citation>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>