Synchrone Rotation, auch als eingefangene Rotation oder Gezeitensperre bekannt, ist ein physikalisches Phänomen in der Astronomie, bei dem ein kleinerer Körper, der einen anderen umkreist, sich in ungefähr der gleichen Zeit um seine eigene Achse dreht, die für eine Umlaufbahn um den größeren Körper benötigt wird. Dies führt dazu, dass eine Seite des umkreisenden Satelliten immer dem Körper zugewandt ist, den er umkreist. Eines der offensichtlichsten Beispiele dafür ist, wie der Mond die Erde in ungefähr 27 Tagen umkreist und in derselben Zeit eine Umdrehung um seine eigene Achse vollzieht.
Während die Umlaufbahn des Mondes eine synchrone Rotation ist, ist dies nicht perfekt. Dies liegt vor allem daran, dass die Umlaufbahn des Mondes um die Erde elliptisch und nicht perfekt kreisförmig ist. Befindet sich der Mond im Apogäum oder am weitesten von der Erde entfernt von 252,499 Meilen (406,357 Kilometer), ist seine Umdrehung etwas schneller als seine Umlaufbahn. Dies zeigt einen zusätzlichen Längengrad von 8° seiner westlichen Hemisphäre.
Wenn es sich in seinem Perigäum oder in der geringsten Entfernung von 221,699 Meilen (356,790 Kilometer) von der Erde befindet, ist seine Umdrehung etwas langsamer als seine Umlaufbahn. Dies zeigt 8° Längengrade seiner östlichen Hemisphäre. Der Mond befindet sich auch etwa 5° außerhalb der Ekliptikebene der Erde oder der direkten Linie, die die Erde bei ihrer Umlaufbahn um die Sonne einnimmt, was während einer Umlaufbahn um die Erde zusätzliche 7° der polaren Breitenfläche offenbart.
Während angenommen wird, dass sich die meisten Monde in unserem Sonnensystem derzeit synchron um ihre Mutterkörper 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 Mond des Saturn, der größer ist als der Planet Merkur, das nächste Objekt im Weltraum ist. Titan und Hyperion sind in Orbitalresonanz verriegelt und beeinflussen sich gegenseitig auf ihren Umlaufbahnen um Saturn, so dass Hyperion für alle vier Umlaufbahnen von Saturn, die Titan macht, drei macht.
Die Raumsonde Cassini nahm 2005 Messungen der Umlaufbahn von Hyperion in engen Vorbeiflügen des Mondes vor. Die Mission stellte fest, dass Hyperion zwischen 4.2 und 4.5 mal schneller rotiert, als es eine synchrone Geschwindigkeit wäre. Die Umlaufbahn von Hyperion wird als chaotisch bezeichnet, weil sich seine Drehung um die eigene Achse ändert, was bedeutet, dass es keinen eindeutigen Äquator oder Pole hat. Seine Position um den Saturn zu einem beliebigen Zeitpunkt ist daher unvorhersehbar.
Wenn sich zwei Körper im Weltraum nahe beieinander und ähnliche physikalische Größen teilen, neigen beide dazu, sich auch synchrone Umlaufbahnen umeinander zu teilen. Dies gilt für den Zwergplaneten Pluto und seinen größten Mond Charon, der nur 12,000 Meilen von Pluto entfernt ist. Der Mond Charon hat einen Durchmesser von 790 Meilen (1,270 Kilometer) und ist damit etwas mehr als halb so groß wie Pluto selbst mit 1,440 Meilen (2,320 Kilometer) Durchmesser.
Sowohl Pluto als auch sein Mond Charon drehen sich in ungefähr 6.3 Tagen um ihre jeweilige Achse, wobei jeder immer die gleiche Seite der Oberfläche einander zugewandt hält. Dies ist ein Phänomen, das eines Tages auch die Erde mit dem Mond machen wird. Diese einzigartigen Eigenschaften haben dazu geführt, dass das Pluto-Charon-System als Doppelplanet bezeichnet wird.
Neben Planeten und Monden können auch andere Systeme eine synchrone Rotation aufweisen. Es ist auch bekannt, dass sich bestimmte Doppelsterne in der Milchstraße, zwei Sterne in Umlaufbahnen umeinander, in synchroner Rotation befinden. Das 2003 gestartete kanadische Weltraumteleskop Microvariability & Oscillations of STars (MOST) soll dies untersuchen.
Der Tau Bootis-Stern, etwa 50 Lichtjahre von der Erde entfernt, wurde von MOST in einer synchronen Rotation mit Tau Bootis b entdeckt, einem massiven Planeten, der etwa 7 bis 8 Mal so groß wie Jupiter ist und Tau Bootis umkreist. Da er seinem Mutterstern 100-mal näher ist als Jupiter der Sonne, umkreist Tau Bootis b alle 3.3 Tage seine Sonne, und die gleiche Seite der Oberfläche des Sterns ist immer dem Planeten zugewandt. Wissenschaftler vermuten, dass viele Sterne tatsächlich an einer solchen Gezeitenkopplung mit großen nahen Planeten im Orbit beteiligt sind. Es ist jedoch wahrscheinlich, dass sich diese Planeten in zerfallenden Bahnen befinden, wie ihre Nähe zu den Sternen vermuten lässt.