Observações JWST/NIRCam tardias do GRB 250702B/EP 250702a de duração extremamente longa e sua galáxia hospedeira

Este estudo apresenta observações realizadas com o instrumento NIRCam do Telescópio Espacial James Webb (JWST) da explosão de raios gama (GRB) de duração extremamente longa 250702B. As observações foram efetuadas aproximadamente 95 dias após o evento, no quadro de referência do observador. O foco principal foi a galáxia hospedeira do GRB, que se revelou ser uma única galáxia caracterizada por uma proeminente faixa de poeira, observada quase de lado. A análise detalhada da fotometria da galáxia hospedeira, utilizando modelagem prospectiva, indicou uma alta massa estelar, estimada em log(M_*/M_Sun) = 11, 0 com uma incerteza de +0, 2/-0, 3, e uma significativa coluna de poeira, com A_V = 2, 8 +/- 0, 3 magnitudes. Estes resultados estão em consonância com descobertas anteriores sobre a galáxia hospedeira deste GRB.

A caracterização da galáxia hospedeira é crucial para compreender a natureza do GRB 250702B. Se este evento for classificado como um GRB acionado por colapso estelar (collapsar), a galáxia hospedeira se destaca como a mais brilhante e mais massiva entre os hospedeiros de GRBs em redshifts semelhantes. Essa distinção é observada tanto no quadro de repouso r quanto no quadro de repouso H, sugerindo que o ambiente onde o GRB 250702B ocorreu é particularmente denso e rico em estrelas. Tal cenário pode fornecer insights importantes sobre as condições necessárias para a formação de GRBs de duração extremamente longa e a evolução de suas galáxias progenitoras.

A investigação da localização do transiente revelou sua proximidade com a faixa de poeira da galáxia hospedeira. Apesar dessa proximidade, não foram encontradas evidências claras de emissão transitória nas bandas F277W, F356W e F444W do NIRCam. A ausência de detecção nessas bandas, que cobrem diferentes comprimentos de onda, sugere que qualquer emissão remanescente do GRB ou de um possível evento associado era fraca ou estava obscurecida por outros fatores. Essa observação é importante para delimitar as características espectrais e temporais do pós-brilho do GRB em fases tardias.

Contudo, a aplicação de fotometria forçada nas bandas F150W e F200W revelou possíveis detecções do transiente, com significância de aproximadamente 3 sigma. As magnitudes aparentes estimadas para essas possíveis detecções são m_{F150W} ~ 27, 9 AB mag e m_{F200W} ~ 27, 4 AB mag. Se essas detecções forem confirmadas como seguras, elas indicam um achatamento tardio na curva de luz do evento. Esse comportamento é um achado significativo, pois a maioria dos pós-brilhos de GRBs exibe um declínio mais rápido e contínuo. A presença de um platô ou achatamento tardio pode apontar para processos físicos adicionais ou diferentes mecanismos de emissão em jogo.

O achatamento tardio da curva de luz, se confirmado, é consistente com o comportamento observado em eventos de perturbação de marés (TDEs), onde uma estrela é dilacerada pela força gravitacional de um buraco negro supermassivo. TDEs podem produzir emissões de longa duração que se assemelham a esse padrão. No entanto, essa característica também é compatível com um modelo que combina o pós-brilho de uma supernova com o do GRB, onde a contribuição da supernova se torna mais proeminente em fases tardias. A distinção entre essas duas possibilidades requer análises mais aprofundadas e dados adicionais.

Alternativamente, se as detecções em F150W e F200W forem interpretadas como limites superiores, elas ainda seriam consistentes com o declínio extrapolado da lei de potência do brilho residual do GRB. No entanto, nesse cenário, esses limites não fornecem restrições adicionais significativas sobre a evolução do brilho. A incerteza na natureza dessas detecções — se são sinais reais ou apenas limites superiores — é um ponto crítico para a interpretação completa do evento. A confirmação ou refutação dessas detecções é fundamental para avançar na compreensão dos processos físicos que governam os GRBs de duração extremamente longa em suas fases mais tardias.

A ambiguidade inerente à possível detecção do transiente nas bandas F150W e F200W sublinha a necessidade premente de observações de acompanhamento tardias com o JWST/NIRCam. Tais observações seriam cruciais para resolver a incerteza e determinar se o achatamento da curva de luz é um fenômeno real ou se os valores representam apenas limites superiores. A obtenção de dados adicionais em fases ainda mais tardias permitiria uma modelagem mais robusta e uma distinção mais clara entre os cenários de TDE, supernova associada ou um declínio padrão do pós-brilho. Isso contribuiria significativamente para a nossa compreensão dos mecanismos de emissão e dos ambientes de GRBs de duração extremamente longa.