Synkron rotation, även känd som fångad rotation eller tidvattenlåsning, är ett fysiskt fenomen inom astronomi där en mindre kropp som kretsar kring en annan roterar runt sin egen axel på ungefär samma tid som det tar att slutföra en bana runt den större kroppen. Detta gör att ena sidan av den kretsande satelliten alltid är vänd mot kroppen den kretsar kring. Ett av de mest uppenbara exemplen på detta är hur månen kretsar runt jorden på cirka 27 dagar och fullbordar ett varv runt sin egen axel på samma tid.
Även om månens bana är en av synkron rotation, är den inte helt så. Detta beror till stor del på det faktum att månens bana runt jorden är elliptisk till formen, inte perfekt cirkulär. När månen är på sin apogee, eller längst bort från jorden på 252,499 406,357 miles (8 XNUMX kilometer), är dess rotation något snabbare än dess omloppsbana. Detta avslöjar ytterligare XNUMX° av longitud av dess västra halvklot.
När den är i sin perigeum, eller närmaste avstånd från jorden på 221,699 356,790 miles (8 5 kilometer), är dess rotation något långsammare än dess omloppsbana. Detta avslöjar 7° longitudgrad på dess östra halvklot. Månen sitter också cirka XNUMX° utanför jordens ekliptiska plan, eller den direkta linjen som jorden tar när den kretsar runt solen, vilket avslöjar ytterligare XNUMX° av polär latitudyta under en bana runt jorden.
Medan de flesta månar i vårt solsystem för närvarande tros vara i synkron rotation runt sina moderkroppar, är ett anmärkningsvärt undantag från detta månen Hyperion, som kretsar runt planeten Saturnus. Hyperion är en oregelbundet formad måne som är det närmaste föremålet i rymden till massiva Titan, Saturnus största måne, som är större än planeten Merkurius. Titan och Hyperion är låsta i orbital resonans, vilket påverkar varandras banor runt Saturnus så att, för varje fyra banor av Saturnus som Titan gör, gör Hyperion tre.
Rymdfarkosten Cassini gjorde mätningar av Hyperions omloppsbana i nära förbiflygningar av månen 2005. Uppdraget fastställde att Hyperion roterar mellan 4.2 och 4.5 gånger snabbare än vad som skulle vara en synkron hastighet för den. Hyperions bana beskrivs som kaotisk eftersom dess rotation förändras runt sin egen axel, vilket betyder att den inte har någon bestämd ekvator eller poler. Dess läge runt Saturnus vid något tillfälle är därför oförutsägbart.
När två kroppar i rymden delar varandra nära varandra och liknande fysiska storlekar, tenderar de båda att dela synkrona banor runt varandra också. Detta gäller dvärgplaneten Pluto och dess största måne Charon, som bara ligger 12,000 790 miles från Pluto. Månen Charon är 1,270 miles (1,440 2,320 kilometer) i diameter, vilket gör den lite över hälften så stor som Pluto själv med XNUMX XNUMX miles (XNUMX XNUMX kilometer) i diameter.
Både Pluto och dess måne Charon kretsar kring sin respektive axel på cirka 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 märkts som en dubbelplanet.
Andra system förutom planeter och månar kan också visa synkron rotation. Vissa binära stjärnor i Vintergatans galax, två stjärnor som är låsta i banor runt varandra, är också kända för att rotera synkront. Kanadas rymdteleskop Microvariability & Oscillations of STars (MOST), som lanserades 2003, är utformat för att undersöka detta.
Tau Bootis-stjärnan, cirka 50 ljusår från jorden, upptäcktes av MOST vara låst i synkron rotation med tau Bootis b, en massiv planet som är cirka 7 till 8 gånger så stor som Jupiter som kretsar kring Tau Bootis. Eftersom den är 100 gånger närmare sin moderstjärna än vad Jupiter är solen, kretsar tau Bootis b om sin sol var 3.3:e dag, och samma sida av stjärnans yta är alltid vänd mot planeten. Forskare har en teori om att många stjärnor faktiskt kan vara engagerade i sådan tidvattenlåsning med stora omloppsbana planeter som är nära. Det är dock troligt att dessa planeter befinner sig i ruttnande banor, vilket deras närhet till stjärnorna antyder.