Was ist Synchrondrehung?
Synchrone Rotation, auch als erfasste Rotation oder Tidal Locking bezeichnet, ist ein physikalisches Phänomen in der Astronomie, bei dem sich ein kleinerer Körper, der einen anderen umkreist, in etwa der gleichen Zeit um seine eigene Achse dreht, die er benötigt, um eine Umlaufbahn um den größeren Körper abzuschließen. Dies bewirkt, dass eine Seite des umlaufenden Satelliten immer auf den Körper zeigt, den er umkreist. Eines der offensichtlichsten Beispiele hierfür ist, wie der Mond die Erde in ungefähr 27 Tagen umkreist und in der gleichen Zeit eine Umdrehung um die eigene Achse vollendet.
Während die Umlaufbahn des Mondes eine synchrone ist, ist es nicht perfekt so. Dies ist hauptsächlich auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Umlaufbahn des Mondes um die Erde elliptisch und nicht perfekt kreisförmig ist. Wenn der Mond an seinem Höhepunkt ist oder am weitesten von der Erde entfernt (406.357 Kilometer), ist seine Umdrehung etwas schneller als seine Umlaufbahn. Dies zeigt einen zusätzlichen Längengrad von 8 ° der westlichen Hemisphäre.
Wenn es sich in seinem Perigäum oder in der nächsten Entfernung von 221.699 Meilen (356.790 Kilometer) von der Erde befindet, ist seine Revolution etwas langsamer als seine Umlaufbahn. Dies zeigt 8 ° Längengrad seiner östlichen Hemisphäre. Der Mond befindet sich auch ungefähr 5 ° außerhalb der Ekliptikebene der Erde oder der direkten Linie, die die Erde beim Umkreisen der Sonne nimmt, was zusätzliche 7 ° der polaren Breitengradoberfläche während einer Umlaufbahn um die Erde ergibt.
Während man annimmt, dass die meisten Monde in unserem Sonnensystem sich synchron um ihre Elternkörper drehen, ist eine bemerkenswerte Ausnahme der Mond Hyperion, der den Planeten Saturn umkreist. Hyperion ist ein unregelmäßig geformter Mond, der dem massiven Titan, dem größten Saturnmond, der größer ist als der Planet Merkur, am nächsten im All liegt. Titan und Hyperion befinden sich in einer Orbitalresonanz, die sich gegenseitig auf die Bahnen um Saturn auswirkt, so dass Hyperion für jeweils vier Bahnen Saturn drei macht.
Die Cassini-Sonde nahm 2005 Messungen der Hyperion-Umlaufbahn in nächster Nähe des Mondes vor. Die Mission stellte fest, dass sich Hyperion zwischen 4,2 und 4,5-mal schneller dreht, als dies eine synchrone Geschwindigkeit für sie wäre. Die Umlaufbahn von Hyperion wird als chaotisch bezeichnet, da sich die Umdrehung um die eigene Achse ändert und es keinen bestimmten Äquator oder Pole gibt. Die Lage um den Saturn ist daher zu jedem Zeitpunkt unvorhersehbar.
Wenn zwei Körper im Weltraum nahe beieinander liegen und ähnliche physikalische Größen haben, neigen beide dazu, sich auch synchrone Umlaufbahnen zu teilen. Dies gilt für den Zwergplaneten Pluto und seinen größten Mond Charon, der nur 20.000 km von Pluto entfernt ist. Der Mond Charon hat einen Durchmesser von 1.270 Kilometern und ist mit 2.320 Kilometern etwas mehr als halb so groß wie Pluto.
Sowohl Pluto als auch sein Mond Charon drehen sich in ungefähr 6,3 Tagen auf ihrer jeweiligen Achse, wobei jede Seite der Oberfläche immer einander zugewandt bleibt. Dies ist ein Phänomen, das die Erde eines Tages auch mit dem Mond tun wird. Diese einzigartigen Eigenschaften haben dazu geführt, dass das Pluto-Charon-System als Doppelplanet bezeichnet wird.
Neben Planeten und Monden können auch andere Systeme synchrone Rotationen anzeigen. Es ist auch bekannt, dass bestimmte Doppelsterne in der Milchstraßengalaxie, zwei Sterne, die in Umlaufbahnen umeinander gefangen sind, synchron rotieren. Das 2003 eingeführte kanadische Weltraumteleskop Microvariability & Oscillations of STars (MOST) soll dies untersuchen.
Es wurde von MOST entdeckt, dass der Tau Bootis-Stern, der ungefähr 50 Lichtjahre von der Erde entfernt ist, synchron mit Tau Bootis b rotiert, einem massiven Planeten, der etwa sieben- bis achtmal so groß ist wie der Jupiter, der Tau Bootis umkreist. Da es 100-mal näher an seinem Mutterstern ist als Jupiter an der Sonne, umkreist tau Bootis b seine Sonne alle 3,3 Tage und die gleiche Seite der Oberfläche des Sterns zeigt immer zum Planeten. Wissenschaftler vermuten, dass tatsächlich viele Sterne mit großen umlaufenden Planeten, die sich in der Nähe befinden, in einen solchen Gezeitenstau verwickelt sind. Es ist jedoch wahrscheinlich, dass sich diese Planeten in einer zerfallenden Umlaufbahn befinden, wie die Nähe zu den Sternen nahelegt.