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    jhepgc
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   <journal-title-group>
    <journal-title>
     Journal of High Energy Physics, Gravitation and Cosmology
    </journal-title>
   </journal-title-group>
   <issn pub-type="epub">
    2380-4327
   </issn>
   <issn publication-format="print">
    2380-4335
   </issn>
   <publisher>
    <publisher-name>
     Scientific Research Publishing
    </publisher-name>
   </publisher>
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  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="doi">
    10.4236/jhepgc.2025.114097
   </article-id>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">
    jhepgc-146637
   </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 Role of the Hubble Parameter in Galactic Rotation Curves and Spiral Morphology
   </title-group>
   <contrib-group>
    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
     <name name-style="western">
      <surname>
       Egbertus Paulus Johannes de
      </surname>
      <given-names>
       Haas
      </given-names>
     </name>
    </contrib>
   </contrib-group> 
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    <addr-line>
     aKandinsky College, Nijmegen, Netherlands
    </addr-line> 
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     11
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     09
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     2025
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   <volume>
    11
   </volume> 
   <issue>
    04
   </issue>
   <fpage>
    1595
   </fpage>
   <lpage>
    1612
   </lpage>
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      4,
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      July
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      July
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      2025
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      24,
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      October
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      2025
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    <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 investigate the influence of the Hubble parameter 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
       H
      </mi>
      <mrow>
       <mo>
        (
       </mo> 
       <mi>
        z
       </mi> 
       <mo>
        )
       </mo>
      </mrow>
     </mrow> 
    </math> on galactic dynamics and morphology. By introducing the cosmic expansion as an effective limit on Newtonian gravitation, we obtain a redshift-dependent critical radius that constrains both spiral structure and rotation curves. Galactic bars are interpreted as frozen spirals of high-
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
      z
     </mi> 
    </math> epochs nested inside extended low-
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
      z
     </mi> 
    </math> spirals. This framework naturally explains the coexistence of bulges, bars, disks and halos as the outcome of metric inflow and bulge reset events. The resulting morphology and kinematics provide a direct and testable connection between galactic structure and the cosmic expansion. We argue that this approach opens a new possibility to empirically derive 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
       H
      </mi>
      <mrow>
       <mo>
        (
       </mo> 
       <mi>
        z
       </mi> 
       <mo>
        )
       </mo>
      </mrow>
     </mrow> 
    </math> from galaxy morphology and rotation curves and allows reconstructing the expansion history of the universe on galactic scales.
   </abstract>
   <kwd-group> 
    <kwd>
     Alternative Gravity Theory
    </kwd> 
    <kwd>
      Quantum Gravity
    </kwd> 
    <kwd>
      Space Quantisation
    </kwd> 
    <kwd>
      Dark Matter
    </kwd> 
    <kwd>
      Dark Energy
    </kwd> 
    <kwd>
      Hubble Expansion
    </kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
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 <body>
  <sec id="s1">
   <title>1. Introduction</title>
   <p>In this paper, we combine the idea of galactic dynamics as presented in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-1">
     [1]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-2">
     [2]
    </xref> with the principle that the Hubble expansion puts an effective limit on the reach of Newtonian gravitation, as presented in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-3">
     [3]
    </xref>. We develop the idea that the Hubble parameter 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> fundamentally influences galactic dynamics and morphology throughout the different epochs of the cosmos. Galactic spirals contain a frozen memory of cosmic epochs through the constraint of the time-dependent Hubble expansion on the Newtonian gravitational potential. The critical distance, in its time-dependent form with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> instead of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, tightens galactic spirals and reduces their extent in space. This idea, first presented in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-3">
     [3]
    </xref>, automatically applies to galactic rotation curves as well. The dependence of galactic rotation curves on the Hubble parameter 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is as significant than the dependence of the spirals, because those rotation curves are easier to quantify than the exact form of the galactic spirals. One of the new ideas presented in this paper is that galactic bars in spiral disk galaxies are themselves spirals: time-frozen high- 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       z 
     </mi> 
    </math> compact spirals nested in lower- 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       z 
     </mi> 
    </math> large spirals. This approach opens the possibility to empirically derive the Hubble parameter from galaxy morphology and rotation curves, independent of standard cosmological assumptions, and to reconstruct 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> across a broad redshift range.</p>
   <p>But we start the paper with the derivation of the correct metric velocities 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mo>
          → 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mtext>
          rad 
        </mtext> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mtext>
          eff 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          rad 
        </mtext> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mtext>
          eff 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mo>
          → 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mtext>
          orb 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          orb 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mo>
          → 
        </mo> 
       </mover> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mo>
          → 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mtext>
          orb 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mo>
          → 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mtext>
          rad 
        </mtext> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mtext>
          eff 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, and the correct spiral pitch angle 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        tan 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            rad 
          </mtext> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mtext>
            eff 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            orb 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math>, as corrected for the Hubble expansion influence. Our spiral pitch angle 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       α 
     </mi> 
    </math> is 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       r 
     </mi> 
    </math> dependent. It has no relation at all with the spiral pitch angle used in the literature that is obtained through a logarithmic function and has one single value for the entire spiral. The logarithmic pitch angle used in standard geometric spiral fitting is a purely geometric product, while ours is derived from galactic dynamics due to its 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       r 
     </mi> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       R 
     </mi> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       M 
     </mi> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mi>
        z 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> dependence.</p>
  </sec><sec id="s2">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-"></xref>2. Extracting 

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

    </math> from Galactic Rotation Curves</title>
   <p>This section builds on the papers <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-1">
     [1]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-2">
     [2]
    </xref>, where we presented the constant Lagrangian postulate for galactic rotation curves and spirals. In this section, we replace the Newtonian potential in this constant Lagrangian postulate by the effective radial Newtonian potential, understood as the Newtonian radial potential metric inflow minus the Hubble expansion metric outflow, as seen from the perspective of a central mass 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       M 
     </mi> 
    </math>. We start by deriving the effective radial potential and then apply this to adjust the constant Lagrangian postulate’s formulas.</p>
   <sec id="s2_1">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-"></xref>2.1. Effective Potential for 

     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
       <mi>
        
   r
  
       </mi>
  
       <mo>
        
   ≤
  
       </mo>
  
       <mi>
        
   R
  
       </mi>
 
      </mrow>

     </math>, the Bulge</title>
    <p>We start from the classical potential per unit mass inside a uniform-density bulge and want to adjust this for the Hubble expansion, putting a limit to the effective Newtonian reach:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           G 
         </mi> 
         <mi>
           M 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>First, we convert this to a radial inflow velocity of the metric, using the escape kinetic energy equivalence:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msubsup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           rad 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mo>
         ⇒ 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           rad 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             G 
           </mi> 
           <mi>
             M 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             G 
           </mi> 
           <mi>
             M 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>We then subtract the Hubble expansion velocity, which is a metric effect too, and define the effective intrinsic radial velocity of space as</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           rad 
         </mtext> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
           eff 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           rad 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           rad 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>We then convert this back to a modified potential energy and call the result the effective Newtonian potential, as corrected for the Hubble expansion. For this, we again use the escape kinetic energy to potential relation through the escape velocity procedure:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msubsup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           rad 
         </mtext> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
           eff 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             eff 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             H 
           </mi> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mo>
         ⇒ 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             eff 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             H 
           </mi> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mtext>
               rad 
             </mtext> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              H 
            </mi> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The final result is:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             eff 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             H 
           </mi> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <mi>
                 M 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
             </mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msup> 
                </mrow> 
                <mrow> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    R 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msup> 
                </mrow> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              H 
            </mi> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msubsup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           rad 
         </mtext> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
           eff 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>so we also have</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           rad 
         </mtext> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
           eff 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <mi>
                 M 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
             </mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msup> 
                </mrow> 
                <mrow> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    R 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msup> 
                </mrow> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              H 
            </mi> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>From this, we can arrive at the bulge-disk boundary condition, for which we set 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, as:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             eff 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             H 
           </mi> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <mi>
                 M 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              H 
            </mi> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msubsup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           rad 
         </mtext> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
           eff 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>so</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           rad 
         </mtext> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
           eff 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <mi>
                 M 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              H 
            </mi> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>And for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, we get</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           rad 
         </mtext> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
           eff 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           G 
         </mi> 
         <mi>
           M 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msubsup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           esc 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
   </sec>
   <sec id="s2_2">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-"></xref>2.2. Effective Potential for 

     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
       <mi>
        
   r
  
       </mi>
  
       <mo>
        
   ≥
  
       </mo>
  
       <mi>
        
   R
  
       </mi>
 
      </mrow>

     </math>, the Disk</title>
    <p>We define outer effective potential per unit mass in the same way through the intermediary of the velocities of space:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             eff 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             H 
           </mi> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mtext>
               esc 
             </mtext> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mi>
              H 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <mi>
                 M 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              H 
            </mi> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>which at 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> can be valuated as:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             eff 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             H 
           </mi> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <mi>
                 M 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              H 
            </mi> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>and gives the same result as the inner effective potential energy. We define 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> as the distance at which 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           esc 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, so where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           eff 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
   </sec>
   <sec id="s2_3">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-"></xref>2.3. The Virial Theorem Applied to the Effective Potential Energy at the Bulge-Disk Boundary</title>
    <p>We use the virial theorem at 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> for a circular orbit in an effective potential and use it for the metric instead of material particles and we only use it at the boundary between bulge and disk:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          K 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           orb 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msub> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           eff 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mo>
         ⇒ 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <msubsup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           orb 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msub> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           eff 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mo>
         ⇒ 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msubsup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           orb 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             eff 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>From the outside in, we arrive at 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        R 
      </mi> 
     </math> from above. We use the earlier expression for the effective potential outside the bulge:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             eff 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <mi>
                 M 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              H 
            </mi> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>so</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           orb 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             eff 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <mi>
                 M 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              H 
            </mi> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>We recall the Lagrangian definition to be:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          K 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           orb 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           eff 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <msubsup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           orb 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           eff 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>We now substitute 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           orb 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             eff 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              V 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mtext>
               eff 
             </mtext> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           eff 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msub> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           eff 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           eff 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msub> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           eff 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>In short, we have</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msub> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           eff 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>We use the earlier expression for the effective potential:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             eff 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <mi>
                 M 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              H 
            </mi> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>in terms of the velocity of space, the square of the Lagrangian velocity becomes:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              V 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mtext>
               eff 
             </mtext> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msqrt> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                 <mi>
                   G 
                 </mi> 
                 <mi>
                   M 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mi>
                  R 
                </mi> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
             </msqrt> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                H 
              </mi> 
              <mi>
                z 
              </mi> 
             </msub> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <mi>
                 M 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              H 
            </mi> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>This gives the new Lagrangian velocity at 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        R 
      </mi> 
     </math>, assuming:</p>
   </sec>
   <sec id="s2_4">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-"></xref>2.4. The Orbital Velocity and Lagrangian inside the Bulge</title>
    <p>In a previous version of the galactic rotation curves, I constructed a model galaxy with a model bulge with mass 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        M 
      </mi> 
     </math> and radius 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        R 
      </mi> 
     </math> and an empty space around it <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-1">
      [1]
     </xref>. In such a mode galaxy, the Newtonian gravitational potential was fully determined by the bulge. The model bulge has constant density 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           M 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> and its composing stars rotate on geodetics in a quasi-solid way. So all those stars in the bulge have equal angular velocity 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ω 
      </mi> 
     </math> on their geodetic orbits, with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           orbit 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         ω 
       </mi> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>. So we had 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           orbit 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <msup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> and</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            K 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             orbit 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ω 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <msup> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>(1)</p>
    <p>On the boundary between the quasi solid spherical bulge and the emptiness outside of it, the orbital velocities are behaving smoothly. So the last star in the bulge and the first star in the region outside of the bulge have equal velocities and potentials. We now apply the effective potential. This allows us to determine 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ω 
      </mi> 
     </math> as in</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           orb 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             orb 
           </mtext> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             eff 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <mi>
                 M 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              H 
            </mi> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>So we get</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           orb 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           orb 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <msup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             orb 
           </mtext> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             eff 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <mi>
                 M 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              H 
            </mi> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>We can then determine 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> inside the bulge because 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          K 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           orb 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          K 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           rad 
         </mtext> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
           eff 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, so</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             L 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             orb 
           </mtext> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             rad 
           </mtext> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mtext>
             eff 
           </mtext> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msqrt> 
             <mrow> 
              <mfrac> 
               <mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
                <mi>
                  G 
                </mi> 
                <mi>
                  M 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
              </mfrac> 
             </mrow> 
            </msqrt> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               H 
             </mi> 
             <mi>
               z 
             </mi> 
            </msub> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msqrt> 
             <mrow> 
              <mfrac> 
               <mrow> 
                <mi>
                  G 
                </mi> 
                <mi>
                  M 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
              </mfrac> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mn>
                  3 
                </mn> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <mfrac> 
                 <mrow> 
                  <msup> 
                   <mi>
                     r 
                   </mi> 
                   <mn>
                     2 
                   </mn> 
                  </msup> 
                 </mrow> 
                 <mrow> 
                  <msup> 
                   <mi>
                     R 
                   </mi> 
                   <mn>
                     2 
                   </mn> 
                  </msup> 
                 </mrow> 
                </mfrac> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </msqrt> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               H 
             </mi> 
             <mi>
               z 
             </mi> 
            </msub> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           . 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>As a result, inside such a model bulge, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        L 
      </mi> 
     </math> is a not constant of the motion of the metric any more.</p>
   </sec>
   <sec id="s2_5">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-"></xref>2.5. Orbital Velocity for 

     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
       <mi>
        
   r
  
       </mi>
  
       <mo>
        
   &gt;
  
       </mo>
  
       <mi>
        
   R
  
       </mi>
 
      </mrow>

     </math></title>
    <p>We again postulate that the Lagrangian is constant in the whole disk. For 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, the effective potential is:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             eff 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <mi>
                 M 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              H 
            </mi> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>We define the Lagrangian per unit mass outside the bulge as:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            K 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             orb 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            K 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             rad 
           </mtext> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mtext>
             eff 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msubsup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           orb 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <mi>
                 M 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              H 
            </mi> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Substitute the conserved value of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msubsup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           orb 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <mi>
                 M 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              H 
            </mi> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <mi>
                 M 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              H 
            </mi> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Solve for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           orb 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           orb 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <mi>
                 M 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              H 
            </mi> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <mi>
                 M 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              H 
            </mi> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>In brief, we have</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           orb 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msubsup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           rad 
         </mtext> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
           eff 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           rad 
         </mtext> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
           eff 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>And for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           final 
         </mtext> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
           eff 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </msub> 
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     </math> we get</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           final 
         </mtext> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
           eff 
         </mtext> 
        </mrow> 
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          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
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         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
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          3 
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       </mfrac> 
       <msubsup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           rad 
         </mtext> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
           eff 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
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        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
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        </mn> 
       </mfrac> 
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         <mrow> 
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            ( 
          </mo> 
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           <msqrt> 
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             <mfrac> 
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                 2 
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                 G 
               </mi> 
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                 M 
               </mi> 
              </mrow> 
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                R 
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             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              H 
            </mi> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
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   </sec>
   <sec id="s2_6">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-"></xref>2.6. Summary of Results</title>
    <p>
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           orb 
         </mtext> 
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        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
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          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
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       <mfrac> 
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       </mfrac> 
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            ( 
          </mo> 
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                 G 
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             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              H 
            </mi> 
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              z 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mfrac> 
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         <msup> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           rad 
         </mtext> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
           eff 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
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        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
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               <mi>
                 G 
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              <mi>
                R 
              </mi> 
             </mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mfrac> 
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                 <msup> 
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                    r 
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                  <mn>
                    2 
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                 </msup> 
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                  <mi>
                    R 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msup> 
                </mrow> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              H 
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              z 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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        <mi>
          v 
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        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
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        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
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        </mn> 
       </mfrac> 
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        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <mi>
                 M 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              H 
            </mi> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <mi>
                 M 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
             </mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <msup> 
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                    r 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msup> 
                </mrow> 
                <mrow> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    R 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msup> 
                </mrow> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              H 
            </mi> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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          v 
        </mi> 
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         <mtext>
           orb 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
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         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
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         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <mi>
                 M 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              H 
            </mi> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
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                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <mi>
                 M 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              H 
            </mi> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           rad 
         </mtext> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
           eff 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
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         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
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            <mrow> 
             <mfrac> 
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               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <mi>
                 M 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              H 
            </mi> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           final 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <mi>
                 M 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              H 
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            <mi>
              z 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>We have</p>
    <p>
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           v 
         </mi> 
         <mo>
           → 
         </mo> 
        </mover> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mo>
           → 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mtext>
           orb 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mo>
           → 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mtext>
           rad 
         </mtext> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
           eff 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>with</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mo>
           → 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mtext>
           rad 
         </mtext> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
           eff 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           rad 
         </mtext> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
           eff 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msqrt> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
             <mi>
               M 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msqrt> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            H 
          </mi> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>and</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mo>
           → 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mtext>
           orb 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           orb 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msqrt> 
                <mrow> 
                 <mfrac> 
                  <mrow> 
                   <mn>
                     2 
                   </mn> 
                   <mi>
                     G 
                   </mi> 
                   <mi>
                     M 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                  <mi>
                    R 
                  </mi> 
                 </mfrac> 
                </mrow> 
               </msqrt> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  H 
                </mi> 
                <mi>
                  z 
                </mi> 
               </msub> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msqrt> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                 <mi>
                   G 
                 </mi> 
                 <mi>
                   M 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
             </msqrt> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                H 
              </mi> 
              <mi>
                z 
              </mi> 
             </msub> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>so</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         tan 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mi>
            L 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mtext>
               rad 
             </mtext> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mtext>
               eff 
             </mtext> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mtext>
               orb 
             </mtext> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msqrt> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
             <mi>
               M 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msqrt> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            H 
          </mi> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msqrt> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msqrt> 
                <mrow> 
                 <mfrac> 
                  <mrow> 
                   <mn>
                     2 
                   </mn> 
                   <mi>
                     G 
                   </mi> 
                   <mi>
                     M 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                  <mi>
                    R 
                  </mi> 
                 </mfrac> 
                </mrow> 
               </msqrt> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  H 
                </mi> 
                <mi>
                  z 
                </mi> 
               </msub> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msqrt> 
                <mrow> 
                 <mfrac> 
                  <mrow> 
                   <mn>
                     2 
                   </mn> 
                   <mi>
                     G 
                   </mi> 
                   <mi>
                     M 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                 </mfrac> 
                </mrow> 
               </msqrt> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  H 
                </mi> 
                <mi>
                  z 
                </mi> 
               </msub> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </msqrt> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>and</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           orb 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           rad 
         </mtext> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
           eff 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Inside the bulge:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           orb 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <mi>
                 M 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              H 
            </mi> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>and outside the bulge:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           orb 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <mi>
                 M 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              H 
            </mi> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <mi>
                 M 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              H 
            </mi> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>In <xref ref-type="fig" rid="fig1">
      Figure 1
     </xref> we present the specific Lagrangian 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> as a function of radius 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        r 
      </mi> 
     </math>, separated into its orbital and radial effective contributions. For radii 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> the expressions follow directly from the Lagrangian formulation in Eq. (X), where the</p>
    <fig id="fig1" position="float">
     <label>Figure 1</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-"></xref>Figure 1. Specific Lagrangian 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mrow>
   
          <mi>
           
    L
   
          </mi>
   
          <mo>
           
    /
   
          </mo>
   
          <mi>
           
    m
   
          </mi>
  
         </mrow> 
 
        </mrow>

       </math> and its orbital (dashed) and radial effective (dotted) contributions as a function of radius 

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

       </math>. The inner solution is shown for 

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

       </math>, while the shaded region denotes the outer continuation 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   r
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   &gt;
  
         </mo>
  
         <mi>
          
   R
  
         </mi>
 
        </mrow>

       </math>. Horizontal dotted lines mark 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mfrac> 
   
          <mn>
           
    1
   
          </mn> 
   
          <mn>
           
    3
   
          </mn> 
  
         </mfrac> 
  
         <mrow>
   
          <mi>
           
    L
   
          </mi>
   
          <mo>
           
    /
   
          </mo>
   
          <mi>
           
    m
   
          </mi>
  
         </mrow> 
 
        </mrow>

       </math> and 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mfrac> 
   
          <mn>
           
    2
   
          </mn> 
   
          <mn>
           
    3
   
          </mn> 
  
         </mfrac> 
  
         <mrow>
   
          <mi>
           
    L
   
          </mi>
   
          <mo>
           
    /
   
          </mo>
   
          <mi>
           
    m
   
          </mi>
  
         </mrow> 
 
        </mrow>

       </math>. Parameters used are 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   R
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   2
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math> kpc, 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   M
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <msup> 
   
          <mrow> 
    
           <mn>
            
     10
    
           </mn>
   
          </mrow> 
   
          <mn>
           
    9
   
          </mn> 
  
         </msup> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    M
   
          </mi> 
   
          <mo>
           
    ⊙
   
          </mo> 
  
         </msub> 
 
        </mrow>

       </math>, and 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    H
   
          </mi> 
   
          <mi>
           
    z
   
          </mi> 
  
         </msub> 
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    H
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    0
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   70
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math> km∙s<sup>−</sup><sup>1</sup>∙kpc<sup>−</sup><sup>1</sup>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/2181380-rId215.jpeg?20251027103455" />
    </fig>
    <p>quadratic terms in 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           orb 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           rad 
         </mtext> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
           eff 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> combine to produce the Lagrangian density. For radii 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> the continuation is given by the effective outside-bulge relations [Eqs. (IIF-2)-(X)], in which the orbital and radial terms exchange roles while the total value remains a constant 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msubsup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>. This asymptotic constant is split by construction between the orbital and radial channels. The figure further highlights the horizontal fractions 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, which provide natural reference levels for the partitioning of the constant value in the exterior domain. The vertical dashed line marks 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, i.e. the bulge boundary. The shaded region indicates the continuation to radii 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>In order to assess how the balance between orbital and radial effective contributions evolves with redshift and stellar mass, we also evaluated the model for intermediate parameters, namely 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          8 
        </mn> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mo>
          ⊙ 
        </mo> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> at 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> with the same bulge radius 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> kpc. Here the Hubble rate is 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         123 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> km∙s<sup>−</sup><sup>1</sup>∙kpc<sup>−</sup><sup>1</sup>, corresponding to 0.123 km∙s<sup>−</sup><sup>1</sup>∙kpc<sup>−</sup><sup>1</sup>. <xref ref-type="fig" rid="fig2">
      Figure 2
     </xref> compares the resulting specific Lagrangian and contributions with the baseline case ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          9 
        </mn> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mo>
          ⊙ 
        </mo> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         70 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> km∙s<sup>−</sup><sup>1</sup>∙kpc<sup>−</sup><sup>1</sup>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> kpc). The asymptotic values are reduced from 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         ≃ 
       </mo> 
       <mn>
         3.2 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> (km/s)<sup>2</sup> in the baseline to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         ≃ 
       </mo> 
       <mn>
         1.6 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> (km/s)<sup>2</sup> at 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, so both curves remain visible on the same vertical scale. This illustrates that for realistic cosmological values the interior partitioning of the Lagrangian remains qualitatively unchanged, but the overall scale shifts systematically with mass and Hubble parameter.</p>
    <fig id="fig2" position="float">
     <label>Figure 2</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-"></xref>Figure 2. Comparison of the specific Lagrangian 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mrow>
   
          <mi>
           
    L
   
          </mi>
   
          <mo>
           
    /
   
          </mo>
   
          <mi>
           
    m
   
          </mi>
  
         </mrow> 
 
        </mrow>

       </math> and its orbital (dashed) and radial effective (dotted) contributions as a function of radius 

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

       </math> for the baseline parameters (

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   M
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <msup> 
   
          <mrow> 
    
           <mn>
            
     10
    
           </mn>
   
          </mrow> 
   
          <mn>
           
    9
   
          </mn> 
  
         </msup> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    M
   
          </mi> 
   
          <mo>
           
    ⊙
   
          </mo> 
  
         </msub> 
 
        </mrow>

       </math>, 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    H
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    0
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   70
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math> km∙s<sup>−</sup><sup>1</sup>∙kpc<sup>−</sup><sup>1</sup>, 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   R
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   2
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math> kpc) and for the 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   z
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   1
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math> case (

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   M
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   5
  
         </mn>
  
         <mo>
          
   ×
  
         </mo>
  
         <msup> 
   
          <mrow> 
    
           <mn>
            
     10
    
           </mn>
   
          </mrow> 
   
          <mn>
           
    8
   
          </mn> 
  
         </msup> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    M
   
          </mi> 
   
          <mo>
           
    ⊙
   
          </mo> 
  
         </msub> 
 
        </mrow>

       </math>, 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   H
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     z
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     =
    
           </mo>
    
           <mn>
            
     1
    
           </mn>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   123
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math> km∙s<sup>−</sup><sup>1</sup>∙kpc<sup>−</sup><sup>1</sup>, 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   R
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   2
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math> kpc). The shaded region denotes the outer continuation 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   r
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   &gt;
  
         </mo>
  
         <mi>
          
   R
  
         </mi>
 
        </mrow>

       </math>. The asymptotic values are ≃3210 (km/s)<sup>2</sup> (baseline) and ≃1590 (km/s)<sup>2</sup> (

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   z
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   1
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math> case).</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/2181380-rId270.jpeg?20251027103456" />
    </fig>
   </sec>
  </sec><sec id="s3">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-"></xref>3. Bulge Mass, Asymptotic Lagrangian, and Critical Radius as Functions of Redshift</title>
   <p>In order to quantify the interplay between galaxy-internal growth and the cosmological background, we traced the redshift evolution of the bulge mass 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          bulge 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, the asymptotic specific Lagrangian 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             L 
           </mi> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mi>
         ∞ 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, and the critical radius 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> defined by the balance between gravity and the Hubble expansion. In all cases, we adopt a fiducial bulge radius of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> kpc and normalize the bulge mass to 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          bulge 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mn>
          10 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          10 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <msub> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mo>
         ⊙ 
       </mo> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <sec id="s3_1">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-"></xref>3.1. Bulge Mass Evolution</title>
    <p>We parameterize 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           bulge 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> with a two-channel model in which ~60% of the final mass is built in situ around the cosmic star formation peak ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ~ 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>) and the remainder accrues ex situ through mergers toward lower redshift. This parameterization yields a steep rise in mass between 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ~ 
       </mo> 
       <mn>
         6 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ~ 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and a flattening thereafter. <xref ref-type="fig" rid="fig3">
      Figure 3
     </xref> illustrates this track.</p>
   </sec>
   <sec id="s3_2">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-"></xref>3.2. Asymptotic Lagrangian Scaling</title>
    <p>The asymptotic value of the specific Lagrangian is</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mi>
              L 
            </mi> 
            <mi>
              m 
            </mi> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo> 
       </mo> 
       <mo> 
       </mo> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo> 
       </mo> 
       <mo> 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mo> 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <msub> 
                <mi>
                  M 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mtext>
                   bulge 
                 </mtext> 
                </mrow> 
               </msub> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mi>
                  z 
                </mi> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             H 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(2)</p>
    <p>For the adopted bulge masses and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> kpc, the gravitational term 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             G 
           </mi> 
           <mi>
             M 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
      </mrow> 
     </math> is tens to hundreds of km∙s<sup>−</sup><sup>1</sup>, whereas the Hubble term 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> remains of order a few km∙s<sup>−</sup><sup>1</sup> even at 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         10 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. As a result, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              L 
            </mi> 
            <mo>
              / 
            </mo> 
            <mi>
              m 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is governed almost entirely by the bulge mass, with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> providing only a percent-level correction. This is evident in <xref ref-type="fig" rid="fig3">
      Figure 3
     </xref>, where the redshift dependence of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              L 
            </mi> 
            <mo>
              / 
            </mo> 
            <mi>
              m 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> directly tracks the growth of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           bulge 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
   </sec>
   <sec id="s3_3">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-"></xref>3.3. Critical Radius Scaling</title>
    <p>The critical radius is defined by</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           M 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
             <mi>
               M 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               H 
             </mi> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mi>
                  z 
                </mi> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(3)</p>
    <p>Unlike 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              L 
            </mi> 
            <mo>
              / 
            </mo> 
            <mi>
              m 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, here the Hubble rate enters with a strong exponent, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         ∝ 
       </mo> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>. Across 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         10 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> decreases by roughly a factor of twenty, driving an order-of-magnitude increase in 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. Mass growth contributes more weakly, as 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         ∝ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>: a thirty-fold bulge mass increase corresponds to only a factor ~3 rise in 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. Consequently, the overall evolution of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is dominated by cosmology rather than bulge mass. <xref ref-type="fig" rid="fig4">
      Figure 4
     </xref> compares the critical radius for the evolving 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           bulge 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> track to the constant-mass case 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mo>
          ⊙ 
        </mo> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, highlighting the relative contributions.</p>
    <fig id="fig3" position="float">
     <label>Figure 3</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-"></xref>Figure 3. Top: Bulge mass evolution 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    M
   
          </mi> 
   
          <mrow> 
    
           <mtext>
            
     bulge
    
           </mtext>
   
          </mrow> 
  
         </msub> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mi>
           
    z
   
          </mi> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math> normalized to 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    M
   
          </mi> 
   
          <mrow> 
    
           <mtext>
            
     bulge
    
           </mtext>
   
          </mrow> 
  
         </msub> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     z
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     =
    
           </mo>
    
           <mn>
            
     0
    
           </mn>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <msup> 
   
          <mrow> 
    
           <mn>
            
     10
    
           </mn>
   
          </mrow> 
   
          <mrow> 
    
           <mn>
            
     10
    
           </mn>
   
          </mrow> 
  
         </msup> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    M
   
          </mi> 
   
          <mo>
           
    ⊙
   
          </mo> 
  
         </msub> 
 
        </mrow>

       </math> with 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   R
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   2
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math> kpc. Markers denote selected redshifts 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   z
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   0
  
         </mn>
  
         <mo>
          
   ,
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   1
  
         </mn>
  
         <mo>
          
   ,
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   2
  
         </mn>
  
         <mo>
          
   ,
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   3
  
         </mn>
  
         <mo>
          
   ,
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   6
  
         </mn>
  
         <mo>
          
   ,
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   10
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>. Bottom: Asymptotic 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mrow>
   
          <mi>
           
    L
   
          </mi>
   
          <mo>
           
    /
   
          </mo>
   
          <mi>
           
    m
   
          </mi>
  
         </mrow> 
 
        </mrow>

       </math> (blue, left axis) versus redshift for 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   R
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   2
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math> kpc. The close correspondence with the previous graph of 

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

       </math> demonstrates that 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mrow>
   
          <mi>
           
    L
   
          </mi>
   
          <mo>
           
    /
   
          </mo>
   
          <mi>
           
    m
   
          </mi>
  
         </mrow> 
 
        </mrow>

       </math> evolution is mass-driven, with negligible dependence on 

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

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/2181380-rId353.jpeg?20251027103458" />
    </fig>
   </sec>
   <sec id="s3_4">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-"></xref>3.4. Summary</title>
    <p>The relative impact of bulge mass and Hubble expansion on the two quantities of interest is summarized in <xref ref-type="table" rid="table1">
      Table 1
     </xref>. For bulges of realistic galactic mass scale ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mo>
         ≳ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          8 
        </mn> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mo>
          ⊙ 
        </mo> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>) at 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> kpc, the asymptotic Lagrangian evolution is predominantly mass-driven, while the critical radius evolution is cosmology-driven. This separation of roles clarifies the relative impact of galactic growth versus the Hubble flow in shaping the dynamical scales. For rotation curves, this implies that the impact of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> on the size of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           final 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> is in the few percentage range. But the impact of higher 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, through its impact on 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, should be observable as a faster approach</p>
    <fig id="fig4" position="float">
     <label>Figure 4</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-"></xref>Figure 4. Critical radius 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    r
   
          </mi> 
   
          <mi>
           
    c
   
          </mi> 
  
         </msub> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     M
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     ,
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     z
    
           </mi>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math> as function of redshift. Green: evolving 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    M
   
          </mi> 
   
          <mrow> 
    
           <mtext>
            
     bulge
    
           </mtext>
   
          </mrow> 
  
         </msub> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mi>
           
    z
   
          </mi> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math>; purple: constant 

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

       </math>. The strong downward trend with 

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

       </math> reflects the dominant 

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

       </math> dependence; the difference between the two curves shows the weaker role of 

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

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/2181380-rId384.jpeg?20251027103459" />
    </fig>
    <table-wrap id="table1">
     <label>
      <xref ref-type="table" rid="table1">
       Table 1
      </xref></label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-"></xref>Table 1. Scaling of dynamical quantities with bulge mass 

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

       </math> and Hubble rate 

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

       </math> for fixed 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   R
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   2
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math> kpc.</title>
     </caption>
     <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
      <tr> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="26.03%"><p style="text-align:center">Quantity</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="27.21%"><p style="text-align:center">Dependence on 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
            M 
          </mi> 
         </math></p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="46.76%"><p style="text-align:center">Dependence on 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mi>
             H 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="26.03%"><p style="text-align:center">Asymptotic 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              L 
            </mi> 
            <mo>
              / 
            </mo> 
            <mi>
              m 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="27.21%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mo>
             ∝ 
           </mo> 
           <mi>
             M 
           </mi> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="46.76%"><p style="text-align:center">weak, 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mo>
             ~ 
           </mo> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
             <mi>
               M 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
           <mi>
             H 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
         </math> correction</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="26.03%"><p style="text-align:center">Critical radius 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="acenter" width="27.21%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mo>
             ∝ 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              M 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                / 
              </mo> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="acenter" width="46.76%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mo>
             ∝ 
           </mo> 
           <mi>
             H 
           </mi> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                z 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <mo>
                / 
              </mo> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
      </tr> 
     </table>
    </table-wrap>
    <p>of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           orb 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> towards the asymptotic 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           final 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>. And the shape of spirals should also be impacted by the evolution of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> because a smaller 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> squeezes the spiral inwards and forces its faster towards the final circle at 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s4">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-"></xref>4. Dynamics of Rotation Curves and Spiral Arms in the Constant Lagrangian Metric Approach</title>
   <p>In previous work, I developed a new theory of galactic spiral dynamics based on a constant metric Lagrangian <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-2">
     [2]
    </xref>. This work was a continuation of my work on galactic rotation curves <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-1">
     [1]
    </xref>, where I fitted galaxy rotation curves on the constant Lagrangian curve. These works had the velocity of space theory of gravity as background, a metric theory of gravity that had one of its foundations in Hubble space expansion, as I elaborated earlier, see <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-3">
     [3]
    </xref> and the references therein. I then realized that the combination of these works led to a new way to determine the Hubble parameter from galactic spiral morphology. Notably, the shape of the spiral depends sensitively on 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, which opens the possibility of using spiral morphology as direct cosmological probes.</p>
   <p>But eventually, the rotation curve’s Hz sensitivity might also become a way to determine Hz from rotation curves. Given a galaxy with a well-measured rotation curve 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          obs 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, and a reasonable estimate of the central bulge mass 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       M 
     </mi> 
    </math> and reference radius 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       R 
     </mi> 
    </math> from stellar light or kinematics, one can numerically invert Eq. (IIF2) to fit for the value of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> that best reproduces the observed curve. Reasonable means determining 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       R 
     </mi> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       M 
     </mi> 
    </math> with measurement errors of at most a few percentage. This approach would then allow one to empirically derive the Hubble parameter 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> from individual galaxies, independent of standard cosmological assumptions. The rotation curve method offers potenntial direct extraction of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> from galaxy dynamics, with a high statistical potential of thousands to millions of spiral galaxies with usable data. It is applicability across a broad redshift range ( 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        z 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> to 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        z 
      </mi> 
      <mo>
        ~ 
      </mo> 
      <mn>
        6 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>). Thus, rotation curves could serve, in the future, not only as diagnostic tools for galactic structure but also as precision probes of cosmological expansion within the metric inflow paradigm.</p>
  </sec><sec id="s5">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-"></xref>5. Tracing Spiral Morphology Backwards in Time</title>
   <sec id="s5_1">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-"></xref>5.1. Mass Dependence of Spiral Morphology at 

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

     </math></title>
    <p>For nearby galaxies ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ≃ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>) the Hubble rate is nearly constant and the bulge radius 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        R 
      </mi> 
     </math> can be treated as fixed on galactic scales. In this regime the only remaining free parameter controlling the morphology of the inflow spirals is the bulge mass 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        M 
      </mi> 
     </math>. To isolate this dependence, we computed dual-arm solutions for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> kpc and four different masses, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          7 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          8 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          9 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mo>
          ⊙ 
        </mo> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, truncated at 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         20 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> kpc. The integration employed the local Hubble parameter 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.07 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> km∙s<sup>−</sup><sup>1</sup>∙kpc<sup>−</sup><sup>1</sup>.</p>
    <p>
     <xref ref-type="fig" rid="fig5">
      Figure 5
     </xref> shows the resulting spiral loci in the 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> plane. At the lowest mass ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          7 
        </mn> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mo>
          ⊙ 
        </mo> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>) the arms remain tightly wound near the bulge, with small pitch angles. As the mass increases, the stronger gravitational potential steepens the orbital component and opens the spiral morphology. By 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mo>
          ⊙ 
        </mo> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> the arms extend rapidly to large radii, producing a much more open two-armed pattern. Thus, in the local universe the bulge mass alone sets the geometry of the inflow spiral, while cosmological effects encoded in 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> are negligible.</p>
   </sec>
   <sec id="s5_2">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-"></xref>5.2. Redshift Dependence of Inflow Spirals</title>
    <p>To illustrate the evolution of inflow patterns over cosmic time we computed the single-arm spirals for bulges of fixed physical radius 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> kpc at redshifts 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 2, 3, and 6. The bulge mass at each epoch was taken from the fiducial mass-growth track normalized to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           bulge 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mo>
          ⊙ 
        </mo> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. This yields masses 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.0 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mo>
          ⊙ 
        </mo> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4.2 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          9 
        </mn> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mo>
          ⊙ 
        </mo> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2.6 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          9 
        </mn> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mo>
          ⊙ 
        </mo> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           6 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         8.4 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          8 
        </mn> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mo>
          ⊙ 
        </mo> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. For each case the critical radius</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           M 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
             <mi>
               M 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                z 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               H 
             </mi> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mi>
                  z 
                </mi> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>(4)</p>
    <p>was evaluated using a flat ΛCDM cosmology with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         70 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> km∙s<sup>−</sup><sup>1</sup>∙kpc<sup>−</sup><sup>1</sup>,</p>
    <fig id="fig5" position="float">
     <label>Figure 5</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-"></xref>Figure 5. Dual-arm inflow spirals at 

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

       </math> for a fixed radius 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   R
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   2
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math> kpc and masses 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   M
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <msup> 
   
          <mrow> 
    
           <mn>
            
     10
    
           </mn>
   
          </mrow> 
   
          <mn>
           
    7
   
          </mn> 
  
         </msup> 
 
        </mrow>

       </math> (red), 10<sup>8</sup> (green), 10<sup>9</sup> (orange), and 

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

       </math> (blue). Dashed curves show the arm rotated by 180˚. The arms are integrated out to 20 kpc; the circle marks the bulge radius. With 

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

       </math> constant at low redshift, variation in 

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

       </math> alone drives the change from tightly wound to widely open spiral geometries.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/2181380-rId499.jpeg?20251027103501" />
    </fig>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Ω 
        </mi> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Ω 
        </mi> 
        <mi>
          Λ 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.7 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>
     <xref ref-type="fig" rid="fig6">
      Figure 6
     </xref> shows the resulting spiral loci in the 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> plane together with their 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> circles. The present-day case ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>) exhibits an extended spiral with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         ~ 
       </mo> 
       <mn>
         260 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> kpc, while at higher redshift the combination of reduced bulge mass and larger 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> compresses the pattern to smaller scales ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         ≃ 
       </mo> 
       <mn>
         24 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> kpc at 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         6 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>). Thus the spiral inflow pattern contracts strongly with redshift, tracking the cosmological evolution of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> modulated by the concurrent bulge mass growth.</p>
    <fig id="fig6" position="float">
     <label>Figure 6</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-"></xref>Figure 6. Single-arm inflow spirals for bulges with fixed 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   R
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   2
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math> kpc at 

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

       </math> (blue), 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   z
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   2
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math> (orange), 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   z
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   3
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math> (green), and 

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

       </math> (red). Bulge masses 

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

       </math> are taken from the fiducial growth track (

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   M
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     z
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     =
    
           </mo>
    
           <mn>
            
     0
    
           </mn>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <msup> 
   
          <mrow> 
    
           <mn>
            
     10
    
           </mn>
   
          </mrow> 
   
          <mrow> 
    
           <mn>
            
     10
    
           </mn>
   
          </mrow> 
  
         </msup> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    M
   
          </mi> 
   
          <mo>
           
    ⊙
   
          </mo> 
  
         </msub> 
 
        </mrow>

       </math>). Dashed circles mark the corresponding critical radii 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    r
   
          </mi> 
   
          <mi>
           
    c
   
          </mi> 
  
         </msub> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     M
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     ,
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     z
    
           </mi>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math>, ranging from ~260 kpc at 

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

       </math> to ~24 kpc at 

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

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/2181380-rId532.jpeg?20251027103502" />
    </fig>
    <p>This numerical trend is consistent with the analytic scaling relation 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         ∝ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>. Over the interval 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         6 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> increases by nearly an order of magnitude, while 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> decreases by a factor of ~10. The net effect is a contraction of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> by an order of magnitude, in good agreement with the values shown in the figure. Hence the plotted spirals provide a direct visualization of how the competing dependencies on bulge mass and the Hubble rate shape the inflow geometry.</p>
   </sec>
   <sec id="s5_3">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-"></xref>5.3. Double-Arm Inflow Spirals at High Redshift</title>
    <p>To illustrate the morphology of inflow patterns in the early universe, we computed dual-arm spirals (a single solution and its 180˚ rotation) at redshifts 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 10, 15, and 20, as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig7">
      Figure 7
     </xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig8">
      Figure 8
     </xref>. The bulge radius 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        R 
      </mi> 
     </math> was set to 2 kpc for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and 10, and to 1 kpc for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         15 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and 20, while the bulge mass was chosen to match the fiducial growth track at each epoch. The resulting parameters are 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2.6 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          9 
        </mn> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mo>
          ⊙ 
        </mo> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3.0 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          8 
        </mn> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mo>
          ⊙ 
        </mo> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           15 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.0 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          8 
        </mn> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mo>
          ⊙ 
        </mo> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           20 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         5.0 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          7 
        </mn> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mo>
          ⊙ 
        </mo> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The spirals were integrated outward from 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        R 
      </mi> 
     </math> to the critical radius where the radial inflow velocity vanishes. At 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         20 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> we find 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3.69 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> km∙s<sup>−</sup><sup>1</sup>∙kpc<sup>−</sup><sup>1</sup></p>
    <fig id="fig7" position="float">
     <label>Figure 7</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-"></xref>Figure 7. Dual-arm inflow spiral at 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   z
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   3
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math> for a bulge of radius 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   R
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   2
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math> kpc and mass 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   M
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   2.6
  
         </mn>
  
         <mo>
          
   ×
  
         </mo>
  
         <msup> 
   
          <mrow> 
    
           <mn>
            
     10
    
           </mn>
   
          </mrow> 
   
          <mn>
           
    9
   
          </mn> 
  
         </msup> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    M
   
          </mi> 
   
          <mo>
           
    ⊙
   
          </mo> 
  
         </msub> 
 
        </mrow>

       </math>. Both arms are shown, together with the bulge radius (dashed circle) and the critical radius 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    r
   
          </mi> 
   
          <mi>
           
    c
   
          </mi> 
  
         </msub> 
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   61.2
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math> kpc (dash-dotted circle). This redshift marks the present observational limit for galaxy imaging, beyond which only theoretical extrapolations of the spiral morphology are currently possible.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/2181380-rId587.jpeg?20251027103502" />
    </fig>
    <fig id="fig8" position="float">
     <label>Figure 8</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-"></xref>Figure 8. Double-arm inflow spirals at redshifts 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   z
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   10
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>, 15, and 20. Bulge radii are 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   R
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   2
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math> kpc (

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   z
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   10
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>) and 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   R
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   1
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math> kpc (

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   z
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   15
  
         </mn>
  
         <mo>
          
   ,
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   20
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>). Bulge masses are 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   M
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     z
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     =
    
           </mo>
    
           <mn>
            
     10
    
           </mn>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   3.0
  
         </mn>
  
         <mo>
          
   ×
  
         </mo>
  
         <msup> 
   
          <mrow> 
    
           <mn>
            
     10
    
           </mn>
   
          </mrow> 
   
          <mn>
           
    8
   
          </mn> 
  
         </msup> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    M
   
          </mi> 
   
          <mo>
           
    ⊙
   
          </mo> 
  
         </msub> 
 
        </mrow>

       </math>, 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   M
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     z
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     =
    
           </mo>
    
           <mn>
            
     15
    
           </mn>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   1.0
  
         </mn>
  
         <mo>
          
   ×
  
         </mo>
  
         <msup> 
   
          <mrow> 
    
           <mn>
            
     10
    
           </mn>
   
          </mrow> 
   
          <mn>
           
    8
   
          </mn> 
  
         </msup> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    M
   
          </mi> 
   
          <mo>
           
    ⊙
   
          </mo> 
  
         </msub> 
 
        </mrow>

       </math>, and 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   M
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     z
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     =
    
           </mo>
    
           <mn>
            
     20
    
           </mn>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   5.0
  
         </mn>
  
         <mo>
          
   ×
  
         </mo>
  
         <msup> 
   
          <mrow> 
    
           <mn>
            
     10
    
           </mn>
   
          </mrow> 
   
          <mn>
           
    7
   
          </mn> 
  
         </msup> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    M
   
          </mi> 
   
          <mo>
           
    ⊙
   
          </mo> 
  
         </msub> 
 
        </mrow>

       </math>. Dash-dotted circles indicate the corresponding critical radii 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    r
   
          </mi> 
   
          <mi>
           
    c
   
          </mi> 
  
         </msub> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     M
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     ,
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     z
    
           </mi>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math>. The opening angle of the arms increases systematically with cosmic time as both 

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

       </math> and 

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

       </math> evolve.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/2181380-rId596.jpeg?20251027103503" />
    </fig>
    <p>and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3.16 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> kpc, at 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         15 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> we find 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2.45 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> km∙s<sup>−</sup><sup>1</sup>∙kpc<sup>−</sup><sup>1</sup> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         5.23 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> kpc, at 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         10 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> the pattern extends to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         10.96 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> kpc, and at 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> the present observational limit for galaxy imaging is reached, with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.31 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> km∙s<sup>−</sup><sup>1</sup>∙kpc<sup>−</sup><sup>1</sup> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         61.2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> kpc. <xref ref-type="fig" rid="fig7">
      Figure 7
     </xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig8">
      Figure 8
     </xref> show both spiral arms, the bulge radius, and the critical radius as dashed and dash-dotted circles.</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s6">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-"></xref>6. Nested Spiral Formation from Metric Inflow and Bulge Reset Events</title>
   <p>Once, in cosmic time, a bulge developed a small disk, both with the spiral metric inflow structure, the disk region expands due to two factors:</p>
   <p>1) Continuous accretion of gas by the inward-moving metric increases the central mass.</p>
   <p>2) The Hubble parameter 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> decreases, expanding 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> even without additional mass.</p>
   <p>This dynamic creates a feedback loop where inflow drives mass growth, which in turn expands the inflow region.</p>
   <p>In cases where the mass has been accumulating in the spiral near to the bulge without flowing into the bulge, for example because the mass is orbiting instead of inflowing, the metric can get unstable until a reset of the bulge realizes. A new spiral develops and the old spiral turns into a nested spiral that can develop into a bar. The morphology of such a galaxy can become complicated, with a bulge-bar-circle-disk structure. If a super massive black hole or SMBH develops in the centre of the bulge and an outer gas-dust halo in between spiral disk and critical radius develops, the morphology reads SMBH-bulge-bar-circle-disk-halo.</p>
   <sec id="s6_1">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-"></xref>Examples of Nested Spiral Configurations</title>
    <p>The feedback process described in Sec. 6 can produce galaxies in which two distinct inflow spirals coexist: an older spiral that has expanded to larger radii, and a younger spiral formed after a bulge reset event. In such cases the outer spiral traces the previous inflow morphology, while the newly formed inner spiral develops within the reset bulge region. The result is a nested pattern in which two sets of arms overlap, potentially evolving into bar-like features embedded inside larger disks.</p>
    <p>
     <xref ref-type="fig" rid="fig9">
      Figure 9
     </xref> shows an example with an outer spiral representing 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2.6 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          9 
        </mn> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mo>
          ⊙ 
        </mo> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> kpc) truncated at 15 kpc, and a younger nested spiral at 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         20 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         5.0 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          7 
        </mn> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mo>
          ⊙ 
        </mo> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> kpc). The inner structure retains its own critical radius 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3.16 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> kpc, well separated from the larger-scale 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> pattern.</p>
    <fig id="fig9" position="float">
     <label>Figure 9</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-"></xref>Figure 9. Left: Nested inflow spirals: outer 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   z
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   3
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math> (blue, truncated at 15 kpc) and inner 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   z
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   20
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math> (red). The inner spiral has 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   M
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   5.0
  
         </mn>
  
         <mo>
          
   ×
  
         </mo>
  
         <msup> 
   
          <mrow> 
    
           <mn>
            
     10
    
           </mn>
   
          </mrow> 
   
          <mn>
           
    7
   
          </mn> 
  
         </msup> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    M
   
          </mi> 
   
          <mo>
           
    ⊙
   
          </mo> 
  
         </msub> 
 
        </mrow>

       </math>, 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   R
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   1
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math> kpc and 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    r
   
          </mi> 
   
          <mi>
           
    c
   
          </mi> 
  
         </msub> 
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   3.16
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math> kpc. The coexistence of both structures illustrates how bulge reset events can produce overlapping spiral patterns. Right: Nested inflow spirals: outer 

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

       </math> (blue, truncated at 15 kpc) and inner 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   z
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   20
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math> (red).</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/2181380-rId657.jpeg?20251027103503" />
    </fig>
    <p>A second case is shown in <xref ref-type="fig" rid="fig9">
      Figure 9
     </xref>, right, where the outer spiral corresponds to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mo>
          ⊙ 
        </mo> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> kpc) and is truncated at 15 kpc, while the nested inner spiral again represents the 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         20 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> configuration. This illustrates how an early inner spiral can survive as a bar-like or ring-like feature embedded within the much more extended present-day spiral structure.</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s7">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-"></xref>7. Spiral Geometry as a Cosmological Probe</title>
   <p>In the metric inflow framework, the geometry of spiral structure is not incidental but fundamental. Spiral arms trace the trajectory of spacetime itself, flowing inward under gravity as mass-space-absorption with both radial and azimuthal components. This spiral form is governed by the ratio of the effective radial inflow velocity to the azimuthal orbital velocity of the metric:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        tan 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mo>
              → 
            </mo> 
           </mover> 
           <mrow> 
            <mtext>
              rad 
            </mtext> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
              eff 
            </mtext> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mo>
              → 
            </mo> 
           </mover> 
           <mrow> 
            <mtext>
              orb 
            </mtext> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msqrt> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mi>
              G 
            </mi> 
            <mi>
              M 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
        </msqrt> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo> 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msqrt> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mfrac> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msqrt> 
               <mrow> 
                <mfrac> 
                 <mrow> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                  <mi>
                    G 
                  </mi> 
                  <mi>
                    M 
                  </mi> 
                 </mrow> 
                 <mi>
                   R 
                 </mi> 
                </mfrac> 
               </mrow> 
              </msqrt> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <msub> 
               <mi>
                 H 
               </mi> 
               <mi>
                 z 
               </mi> 
              </msub> 
              <mo> 
              </mo> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msqrt> 
               <mrow> 
                <mfrac> 
                 <mrow> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                  <mi>
                    G 
                  </mi> 
                  <mi>
                    M 
                  </mi> 
                 </mrow> 
                 <mi>
                   r 
                 </mi> 
                </mfrac> 
               </mrow> 
              </msqrt> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <msub> 
               <mi>
                 H 
               </mi> 
               <mi>
                 z 
               </mi> 
              </msub> 
              <mo> 
              </mo> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </msqrt> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(5)</p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       M 
     </mi> 
    </math> is the mass of the central bulge, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       R 
     </mi> 
    </math> is a reference radius (e.g., bulge radius), and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is the Hubble parameter at the time the spiral structure is observed or, in the case of nested spirals, became nested.</p>
   <p>Given this relationship, one can treat the observed pitch angle 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> of a galaxy’s spiral arm as a direct probe of the cosmic expansion rate at its time of formation. Specifically:</p>
   <p>Furthermore, when this analysis is combined with the galaxy’s optical redshift 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          opt 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, one can potentially reconstruct the function 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> empirically-entirely from observed galaxy morphology and spectroscopy. Each spiral structure effectively serves as a timestamped imprint of the metric dynamics that created it.</p>
  </sec><sec id="s8">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-"></xref>8. Future Potential Volume of 

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

    </math> Data from Rotation Curves and Spiral Fits</title>
   <p>A major advantage of the gravitational metric inflow model is that observable galactic features-such as spiral structure and rotation curves-can directly encode the Hubble parameter 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> at the epoch 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> when the structure is observed or was frozen as a nested spiral. This enables each spiral galaxy to serve as a cosmological chronometer.</p>
   <p>In the metric inflow framework, orbital velocity profiles are determined by a balance between gravitational inflow and cosmological expansion. As shown in Eq. (IIF2), the orbital velocity at radius 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       r 
     </mi> 
    </math> depends on the central mass 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       M 
     </mi> 
    </math>, the bulge radius 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       R 
     </mi> 
    </math>, and the Hubble parameter 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. Fitting observed rotation curves with this model allows extraction of an effective 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> at the time the rotation pattern was established.</p>
   <p>Similarly, the pitch angle of spiral arms, measurable from high-resolution imaging can be inverted to yield 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> using the metric inflow velocity equations. Multiple spiral layers in a galaxy may correspond to successive epochs of structure formation, enabling multi-redshift 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> measurements from a single object. <xref ref-type="table" rid="table2">
     Table 2
    </xref> compares the potential number of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> points that can be extracted from current and future methods.</p>
   <table-wrap id="table2">
    <label>
     <xref ref-type="table" rid="table2">
      Table 2
     </xref></label>
    <caption>
     <title>
      <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-"></xref>Table 2. Estimated number of 

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

      </math> data points obtainable from various methods.</title>
    </caption>
    <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
     <tr> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="24.99%"><p style="text-align:center">Method</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="29.51%"><p style="text-align:center">Estimated Data Points</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="20.49%"><p style="text-align:center">Redshift Range</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="25.01%"><p style="text-align:center">Source/Comments</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="24.99%"><p style="text-align:center">BAO (standard)</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="29.51%"><p style="text-align:center">20 - 30</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="20.49%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <mn>
            0.1 
          </mn> 
          <mo>
            &lt; 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            &lt; 
          </mo> 
          <mn>
            2.3 
          </mn> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="25.01%"><p style="text-align:center">SDSS, eBOSS, DESI</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="24.99%"><p style="text-align:center">Cosmic chronometers</p></td> 
      <td class="acenter" width="29.51%"><p style="text-align:center">~30</p></td> 
      <td class="acenter" width="20.49%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <mn>
            0.1 
          </mn> 
          <mo>
            &lt; 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            &lt; 
          </mo> 
          <mn>
            2.0 
          </mn> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="25.01%"><p style="text-align:center">Galaxy spectra</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="24.99%"><p style="text-align:center">Strong lensing delays</p></td> 
      <td class="acenter" width="29.51%"><p style="text-align:center">~5</p></td> 
      <td class="acenter" width="20.49%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <mn>
            0.5 
          </mn> 
          <mo>
            &lt; 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            &lt; 
          </mo> 
          <mn>
            2.5 
          </mn> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="25.01%"><p style="text-align:center">Quasar lenses</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="24.99%"><p style="text-align:center">CMB model fit</p></td> 
      <td class="acenter" width="29.51%"><p style="text-align:center">1</p></td> 
      <td class="acenter" width="20.49%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            ≈ 
          </mo> 
          <mn>
            1100 
          </mn> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="25.01%"><p style="text-align:center">Planck</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="24.99%"><p style="text-align:center">Rotation curves (this work)</p></td> 
      <td class="acenter" width="29.51%"><p style="text-align:center">10,000 - 100,000</p></td> 
      <td class="acenter" width="20.49%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0.01 
          </mn> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
            - 
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mn>
            1.5 
          </mn> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="25.01%"><p style="text-align:center">HI + optical kinematics</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="24.99%"><p style="text-align:center">Spiral fits (this work)</p></td> 
      <td class="acenter" width="29.51%"><p style="text-align:center">100,000 - 1,000,000</p></td> 
      <td class="acenter" width="20.49%"><p style="text-align:center"> 
        <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0.01 
          </mn> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
            - 
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mn>
            6 
          </mn> 
         </mrow> 
        </math></p></td> 
      <td class="acenter" width="25.01%"><p style="text-align:center">Optical imaging morphology</p></td> 
     </tr> 
    </table>
   </table-wrap>
  </sec><sec id="s9">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146637-"></xref>9. Conclusions</title>
   <p>We have shown that the inclusion of the Hubble parameter 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> in the Newtonian framework naturally produces limits on the reach of gravitation, leading to a critical radius that evolves with cosmic time. This approach connects galactic rotation curves, spiral morphology, and bulge formation to the cosmic expansion in a direct and testable way. The analysis suggests that galactic bars are fossil records of high- 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       z 
     </mi> 
    </math> epochs frozen into present-day galaxies, with compact spirals nested in extended structures formed at later times. In this picture, the morphology of galaxies becomes a tracer of cosmic history, offering an alternative route to determine the Hubble parameter 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> from local observations.</p>
   <p>The proposed framework therefore provides a new perspective on the Hubble parameter: one may attempt to measure 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> directly from galactic dynamics and morphology. By systematically applying the method to large galaxy samples across a range of redshifts, it becomes possible to empirically reconstruct the expansion history of the universe and to test the consistency of cosmological models on galactic scales.</p>
  </sec>
 </body><back>
  <ref-list>
   <title>References</title>
   <ref id="scirp.146637-ref1">
    <label>1</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     de Haas, E. P. J. (2018) A ‘Constant Lagrangian’ RMW-RSS Quantified Fit of the Galaxy Rotation Curves of the Complete Sparc Database of 175 LTG Galaxies. &gt;https://vixra.org/abs/1908.0222. 
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.146637-ref2">
    <label>2</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     de Haas, E. P. J. (2025) One Single Metric Model’s Unifying Perspective on Four Issues with Galactic Dynamics: B-TF Relation, Rotation Curves, Spirals and SMBH-Growth. &gt;https://vixra.org/abs/2506.0097
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.146637-ref3">
    <label>3</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     de Haas, E. P. J. (2025) Space Quantum Gravity. Journal of High Energy Physics, Gravitation and Cosmology, 11, 567-578. &gt;https://doi.org/10.4236/jhepgc.2025.112039
    </mixed-citation>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>