后牛顿宇宙学中的光线追踪与哈勃图

在小尺度上，可观测宇宙高度不均匀，星系和星系团形成由空洞和纤维组成的复杂网络。此类构型的光学性质可能与宇宙学中常用的完全平滑的 Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker (FLRW) 解大不相同，若要从宇宙学观测中对基础物理做出精确推断，必须充分理解之。我们通过在一类明确构建以允许小尺度大密度反差的宇宙学模型中计算红移和光度距离来研究此问题。我们的光学研究通过在这类时空中传播十万条零测地线实现，物质或排布为致密不透明天体，或排布为弥散透明晕。我们发现，在没有不透明天体时，我们光线追踪结果的平均值忠实再现了 FLRW 宇宙学的预期。然而，当引入尺寸与星系核球相似的不透明天体时，我们发现距离测量的平均值可能从 FLRW 预测值向上偏移多达 $10\%$。此偏差源于可行光子轨迹受不透明天体存在的限制，意味着它们无法探测曲率最高的时空区域。它对应于 $\Omega_{\Lambda}$ 估计中约 $10\%$ 的正偏差，并凸显了天文选择效应对宇宙学可观测量可能产生的重要后果。