Vad är synkron rotation?
Synkron rotation, även känd som fångad rotation eller tidvattenlåsning, är ett fysiskt fenomen i astronomi där en mindre kropp som kretsar runt en annan roterar på sin egen axel i ungefär samma tid det tar att fullfölja en bana runt den större kroppen. Detta gör att en sida av den kretsande satelliten alltid vetter mot kroppen som den kretsar runt. Ett av de mest uppenbara exemplen på detta är hur månen kretsar runt jorden på ungefär 27 dagar och fullbordar en revolution runt sin egen axel på samma tid.
Medan Månens omloppsbana är en synkron rotation, är det inte helt så. Detta beror till stor del på att månens bana runt jorden är elliptisk i formen, inte perfekt cirkulär. När månen befinner sig på sin höjdpunkt, eller längst bort från jorden på 402 357 kilometer, är revolutionen något snabbare än dess bana. Detta avslöjar ytterligare 8 ° longitud på dess västra halvklot.
När den är på sitt perigee, eller närmast avstånd från jorden på 356 790 mil, är dess revolution något långsammare än dess bana. Detta avslöjar 8 ° longitud på den östra halvklotet. Månen sitter också ungefär 5 ° utanför jordens ekliptiska plan, eller den direkta linjen som jorden tar för att kretsa runt solen, vilket avslöjar ytterligare 7 ° polär breddyta under en bana runt jorden.
Medan de flesta månar i vårt solsystem tros för närvarande vara i synkron rotation runt sina föräldrakroppar, är ett anmärkningsvärt undantag från detta månen Hyperion, som kretsar runt planeten Saturnus. Hyperion är en oregelbunden formad måne som är det närmaste objektet i rymden för den enorma Titan, Saturns största måne, som är större i storlek än planeten Merkurius. Titan och Hyperion är låsta i omloppsresonans, vilket påverkar varandras banor runt Saturnus så att för varje fyra banor i Saturn som Titan gör, Hyperion gör tre.
Rymdskeppet Cassini tog mätningar av Hyperions bana i månens snöflingor 2005. Uppdraget bestämde att Hyperion roterar mellan 4,2 och 4,5 gånger snabbare än vad som skulle vara en synkron takt för den. Hyperions bana beskrivs som kaotisk eftersom förändringar i sin revolution runt sin egen axel, vilket innebär att den inte har någon bestämd ekvatorn eller poler. Dess läge runt Saturnus vid en tidpunkt är därför oförutsägbar.
När två kroppar i rymden delar närhet till varandra och liknande fysiska storlekar, tenderar de båda att dela synkrona banor också runt varandra. Detta gäller för dvärgplaneten Pluto och dess största måne Charon, som ligger bara 12 000 miles från Pluto. Månen Charon är 790 miles (1 270 kilometer) i diameter, vilket gör den till drygt hälften av Pluto själv i en 1440 miles (2.320 kilometer) i diameter.
Både Pluto och månen Charon kretsar på respektive axel på ungefär 6,3 dagar, var och en håller samma sida av ytan vänd mot varandra hela tiden. Detta är ett fenomen som jorden en dag också kommer att göra med månen. Dessa unika egenskaper har resulterat i att Pluto-Charon-systemet har betecknats som en dubbelplanet.
Andra system förutom planeter och månar kan också visa synkron rotation. Vissa binära stjärnor i Vintergalaxen, två stjärnor låsta i banor runt varandra, är också kända för att vara i synkron rotation. Kanadas rymdteleskop Microvariability & Oscillations of STars (MOST), som lanserades 2003, är utformat för att undersöka detta.
Tau Bootis-stjärnan, ungefär 50 ljusår från jorden, upptäcktes av MEST för att vara låst i synkron rotation med tau Bootis b, en massiv planet cirka 7 till 8 gånger storleken på Jupiter som kretsar kring Tau Bootis. Eftersom den är 100 gånger närmare sin moderstjärna än Jupiter är mot solen, kretsar tau Bootis b om sin sol var 3,3 dag, och samma sida av stjärnans yta vetter alltid mot planeten. Forskare teoretiserar att många stjärnor faktiskt kan ägna sig åt sådan tidvattenlåsning med stora kretsande planeter som är nära. Det är troligt att dessa planeter är i sönderfallande banor, men som deras närhet till stjärnorna antyder.