通过扩展的 Dyer-Roeder 方法研究局部均匀宇宙中的光传播

光在传播过程中会受到局部不均匀性的影响，这可能改变距离测量，进而影响宇宙学参数估计。在精确宇宙学时代，如果不正确考虑不均匀性的存在，可能会引入系统性误差。在此背景下，本文提出对传统 Dyer-Roeder (DR) 方法的一种新解释，允许接收到的来自遥远光源的光在比平均密度更稠密的区域中传播。本文论证指出，小型和中等尺度宇宙空洞（或“黑色区域”）分布的存在意味着其物质含量被重新分配至均匀物质和成团物质组分中，在空洞不存在的情况下前者变得比宇宙平均值更稠密。在现象学上，这意味着 DR 平滑参数（此处记为 $\alpha_E$）可以大于 1，因此所有先前对其进行的约束分析都应以自由上限重新讨论。相应地，通过在平坦 $\Lambda$CDM 模型中对 Union2 编目数据的 557 颗 Ia 型超新星 (SNe Ia) 进行统计分析，我们得到该扩展参数的值为 $\alpha_E=1.26^{+0.68}_{-0.54}$ ($1\sigma$)。本文还分析了 $\alpha_E$ 对一般 $\Lambda$CDM 模型和平坦 XCDM 宇宙学的影响。对于这两种模型，我们发现 $\alpha_E$ 大于 1 的值能够调和 SNe Ia 与宇宙微波背景观测，从而缓解低红移数据与高红移数据之间众所周知的张力。最后，本文提出了一个基于宇宙空洞存在的简单玩具模型，以解释为何 $\alpha_E$ 可以如超新星数据所要求的那样大于 1。