Gravitational instability for a multifluid medium in an expanding universe

Summary

We consider the gravitational clustering of a multicomponent fluid in an expanding Newtonian universe, taking into account the mutual gravitational interactions of the medium. We obtained a set of exact and approximate solutions for two fluid components and for several fluid components: primordial hydrogen and helium or cosmological massive neutrinos of different masses and/or velocity distribution may be described by these solutions. The ratio between the two fluid perturbations, even if originally equal to unity, changes monotonically with time; this phenomenon leads to different epochs for nonlinear clustering that may be reflected into different epochs of galaxy formation.

Riassunto

Si considera la condensazione gravitazionale di un fluido non collisionale a piú componenti, in un universo in espansione nell'approssimazione newtoniana, tenendo presente la mutua interazione gravitazionale delle componenti del mezzo. Si é cosí ottenuto un insieme di soluzioni esatte ed approssimate per un fluido a due o a piú componenti Queste soluzioni possono descrivere l'evoluzione delle perturbazioni gravitazionali sia dell'idrogeno ed elio primordiali, sia delle popolazioni di neutrini cosmologici di massa diversa e/o diversa distribuzione di velocità termica. Il rapporto tra le perturbazioni dei due fluidi, anche se originariamente uguale ad uno, varia monotonicamente con il tempo: questo fenomeno determina due diverse epoche in cui le perturbazioni raggiungono il regime non lineare. Ciò può riflettersi nell'esistenza di epoche diverse in cui avviene la formazione galattica, ovvero nella coesistenza di popolazioni galattiche di età diverse.

Резюме

Мы рассматриваем гравитационный кластеринг многокомпонентной жидкости в процессе расширения Ньютоновой вселенной, учитывая взаимное взаимодействие среды. Мы получаем систему точных и приближенных решений для двух компонентной жидкости и для случая нескольких компонент. Эти решения позволяют описать эволюцию гравитационных возмущений первоначального водорода и гелия или космологических массивных нейтрино различной массы и/или с различными распределениями по тепловым скоростям. Отношение между возмущениями для двух жидкостей, даже если оно первоначально равно единице, изменяется монотонно со временем. Это явление определяет две различные эпохи для нелинейного кластеринга, что возможно отражает существование разичных эпох формировании галактики.