Где-то в вашем понимании механизмов. Я же не знаю, чего вы хотите добиться - чтобы Object.keys возвращал эти ключи? Тогда их нужно прямо в объект записывать, а не в прототип его. Хотите получать значения конкретно этих ключей? Тогда их нужно не через Object.keys запрашивать.
https://laravel.com/docs/8.x/collections#method-pluck
Но я не уверен, что это сработает на запросе отношений (скорее даже нет).
И тогда придётся писать подзапрос в основной выборке, а не использовать отношения.
Проще и, скорее всего, производительнее будет выбирать как я показал, а уже кодом потом приводить к нужному виду.
