La rotazione sincrona, nota anche come rotazione catturata o blocco delle maree, è un fenomeno fisico in astronomia in cui un corpo più piccolo in orbita attorno a un altro ruota sul proprio asse all’incirca nello stesso tempo necessario per completare un’orbita attorno al corpo più grande. Questo fa sì che un lato del satellite in orbita sia sempre rivolto verso il corpo che sta orbitando. Uno degli esempi più ovvi di ciò è il modo in cui la Luna orbita intorno alla Terra in circa 27 giorni e completa una rivoluzione attorno al proprio asse nello stesso lasso di tempo.
Mentre l’orbita della Luna è di rotazione sincrona, non è perfettamente così. Ciò è in gran parte dovuto al fatto che l’orbita della Luna attorno alla Terra è di forma ellittica, non perfettamente circolare. Quando la luna è al suo apogeo, o alla distanza più lontana dalla terra di 252,499 miglia (406,357 chilometri), la sua rivoluzione è leggermente più veloce della sua orbita. Questo rivela un ulteriore 8° di longitudine del suo emisfero occidentale.
Quando è al suo perigeo, o alla distanza più vicina dalla terra di 221,699 miglia (356,790 chilometri), la sua rivoluzione è leggermente più lenta della sua orbita. Questo rivela 8° gradi di longitudine del suo emisfero orientale. La luna si trova anche a circa 5° al di fuori del piano dell’eclittica terrestre, o la linea diretta che la terra prende in orbita attorno al sole, che rivela un ulteriore 7° della superficie di latitudine polare durante un’orbita attorno alla terra.
Mentre si ritiene che la maggior parte delle lune del nostro Sistema Solare siano attualmente in rotazione sincrona attorno ai loro corpi genitori, un’eccezione degna di nota è la luna Hyperion, che orbita attorno al pianeta Saturno. Hyperion è una luna di forma irregolare che è l’oggetto nello spazio più vicino al massiccio Titano, la più grande luna di Saturno, che è di dimensioni maggiori rispetto al pianeta Mercurio. Titano e Iperione sono bloccati in risonanza orbitale, influenzando le reciproche orbite attorno a Saturno in modo tale che, per ogni quattro orbite di Saturno che Titano compie, Hyperion ne fa tre.
La sonda Cassini ha effettuato misurazioni dell’orbita di Hyperion in ravvicinati sorvoli della luna nel 2005. La missione ha determinato che Hyperion sta ruotando tra 4.2 e 4.5 volte più velocemente di quanto sarebbe una velocità sincrona per esso. L’orbita di Hyperion è descritta come caotica perché cambia nella sua rivoluzione attorno al proprio asse, il che significa che non ha equatori o poli definiti. La sua posizione intorno a Saturno in qualsiasi momento, quindi, è imprevedibile.
Quando due corpi nello spazio condividono una stretta vicinanza l’uno con l’altro e dimensioni fisiche simili, entrambi tendono a condividere orbite sincrone l’uno intorno all’altro. Questo è vero per il pianeta nano Plutone e la sua luna più grande Caronte, che dista solo 12,000 miglia da Plutone. La luna Caronte ha un diametro di 790 miglia (1,270 chilometri), il che la rende poco più della metà delle dimensioni di Plutone stesso a 1,440 miglia (2,320 chilometri) di diametro.
Sia Plutone che la sua luna Caronte ruotano sul rispettivo asse in circa 6.3 giorni, mantenendo sempre lo stesso lato della superficie rivolto l’uno verso l’altro. Questo è un fenomeno che un giorno la terra farà anche con la luna. Queste caratteristiche uniche hanno portato il sistema Plutone-Caronte ad essere etichettato come un pianeta doppio.
Anche altri sistemi oltre ai pianeti e alle lune possono visualizzare la rotazione sincrona. Alcune stelle binarie nella galassia della Via Lattea, due stelle bloccate in orbite l’una intorno all’altra, sono anche note per essere in rotazione sincrona. Il telescopio spaziale canadese Microvariability & Oscillations of STars (MOST), lanciato nel 2003, è progettato per indagare su questo.
La stella Tau Bootis, a circa 50 anni luce dalla Terra, è stata scoperta da MOST per essere bloccata in rotazione sincrona con tau Bootis b, un pianeta massiccio circa 7-8 volte la dimensione di Giove che orbita attorno a Tau Bootis. Poiché è 100 volte più vicino alla sua stella madre di quanto Giove sia al sole, tau Bootis b orbita attorno al suo sole ogni 3.3 giorni e lo stesso lato della superficie della stella è sempre rivolto verso il pianeta. Gli scienziati teorizzano che molte stelle potrebbero, in effetti, essere coinvolte in tale blocco di marea con grandi pianeti orbitanti vicini. Tuttavia, è probabile che questi pianeti siano in orbite decadenti, come suggerisce la loro vicinanza alle stelle.