Movimiento retrógrado y progrado - Retrograde and prograde motion

Órbita retrógrada: el satélite (rojo) orbita en la dirección opuesta a la rotación de su primario (azul / negro)

El movimiento retrógrado en astronomía es, en general, el movimiento orbital o de rotación de un objeto en la dirección opuesta a la rotación de su principal , es decir, el objeto central (figura de la derecha). También puede describir otros movimientos como la precesión o la nutación del eje de rotación de un objeto . El movimiento progresivo o directo es un movimiento más normal en la misma dirección en que gira el primario. Sin embargo, "retrógrado" y "progrado" también pueden referirse a un objeto distinto del primario si así se describe. La dirección de rotación está determinada por un marco de referencia inercial , como estrellas fijas distantes..

En el Sistema Solar , las órbitas alrededor del Sol de todos los planetas y la mayoría de los demás objetos, excepto muchos cometas , son progradas. Orbitan alrededor del Sol en la misma dirección en que el sol gira sobre su eje, que es en sentido antihorario cuando se observa desde arriba del polo norte del Sol. A excepción de Venus y Urano , las rotaciones planetarias también son progradas. La mayoría de los satélites naturales tienen órbitas progradas alrededor de sus planetas. Los satélites progresivos de Urano orbitan en la dirección de rotación de Urano, que está retrógrada al Sol. Casi todos los satélites regulares están bloqueados por mareas y, por lo tanto, tienen rotación programada. Satélites retrógrados son generalmente pequeña y distante de sus planetas, excepto Neptuno satélite 's Tritón , que es más grande y cercana. Se cree que todos los satélites retrógrados se formaron por separado antes de ser capturados por sus planetas.

La mayoría de los satélites artificiales de la Tierra de baja inclinación se han colocado en una órbita prograda, porque en esta situación se requiere menos propulsor para alcanzar la órbita.

Formación de sistemas celestes.

Cuando un Galaxy o un sistema planetario formas , su material toma la forma de un disco. La mayor parte del material orbita y gira en una dirección. Esta uniformidad de movimiento se debe al colapso de una nube de gas. La naturaleza del colapso se explica por la conservación del momento angular . En 2010, el descubrimiento de varios Júpiter calientes con órbitas hacia atrás puso en duda las teorías sobre la formación de sistemas planetarios. Esto se puede explicar al señalar que las estrellas y sus planetas no se forman de forma aislada, sino en cúmulos de estrellas que contienen nubes moleculares . Cuando un disco protoplanetario choca o roba material de una nube, esto puede resultar en un movimiento retrógrado de un disco y los planetas resultantes.

Parámetros orbitales y rotacionales

Inclinación orbital

La inclinación de un objeto celeste indica si la órbita del objeto es prograda o retrógrada. La inclinación de un objeto celeste es el ángulo entre su plano orbital y otro marco de referencia, como el plano ecuatorial del primario del objeto. En el sistema solar , la inclinación de los planetas se mide desde el plano de la eclíptica , que es el plano de la Tierra órbita 's alrededor del Sun . La inclinación de las lunas se mide desde el ecuador del planeta que orbitan. Un objeto con una inclinación entre 0 y 90 grados está orbitando o girando en la misma dirección que el primario está girando. Un objeto con una inclinación de exactamente 90 grados tiene una órbita perpendicular que no es ni prograda ni retrógrada. Un objeto con una inclinación entre 90 grados y 180 grados se encuentra en una órbita retrógrada.

Inclinación axial

La inclinación axial de un objeto celeste indica si la rotación del objeto es prograda o retrógrada. La inclinación axial es el ángulo entre el eje de rotación de un objeto y una línea perpendicular a su plano orbital que pasa por el centro del objeto. Un objeto con una inclinación axial de hasta 90 grados gira en la misma dirección que su principal. Un objeto con una inclinación axial de exactamente 90 grados tiene una rotación perpendicular que no es ni prograda ni retrógrada. Un objeto con una inclinación axial entre 90 grados y 180 grados gira en la dirección opuesta a su dirección orbital. Independientemente de la inclinación o inclinación axial, el polo norte de cualquier planeta o luna del Sistema Solar se define como el polo que se encuentra en el mismo hemisferio celeste que el polo norte de la Tierra.

Cuerpos del sistema solar

Planetas

Los ocho planetas del Sistema Solar orbitan alrededor del Sol en la dirección de rotación del Sol, que es en sentido antihorario cuando se ve desde arriba del polo norte del Sol . Seis de los planetas también giran sobre su eje en esta misma dirección. Las excepciones, los planetas con rotación retrógrada, son Venus y Urano . La inclinación axial de Venus es de 177 °, lo que significa que está girando casi exactamente en la dirección opuesta a su órbita. Urano tiene una inclinación axial de 97,77 °, por lo que su eje de rotación es aproximadamente paralelo al plano del Sistema Solar. La razón de la inusual inclinación axial de Urano no se conoce con certeza, pero la especulación habitual es que durante la formación del Sistema Solar, un protoplaneta del tamaño de la Tierra chocó con Urano, lo que provocó la orientación sesgada.

Es poco probable que Venus se haya formado con su actual rotación retrógrada lenta, que tarda 243 días. Venus probablemente comenzó con una rotación prograda rápida con un período de varias horas muy parecido a la mayoría de los planetas del Sistema Solar. Venus está lo suficientemente cerca del Sol como para experimentar una disipación de marea gravitacional significativa , y también tiene una atmósfera lo suficientemente espesa como para crear mareas atmosféricas impulsadas térmicamente que crean un par retrógrado . La actual rotación retrógrada lenta de Venus está en equilibrio entre las mareas gravitacionales que intentan bloquear a Venus con el Sol y las mareas atmosféricas que intentan hacer girar a Venus en una dirección retrógrada. Además de mantener este equilibrio actual, las mareas también son suficientes para explicar la evolución de la rotación de Venus desde una dirección primordial programada rápida a su rotación retrógrada lenta actual. En el pasado, se han propuesto varias hipótesis alternativas para explicar la rotación retrógrada de Venus, como las colisiones o que se haya formado originalmente de esa manera.

A pesar de estar más cerca del Sol que Venus, Mercurio no está bloqueado por mareas porque ha entrado en una resonancia de órbita de giro de 3: 2 debido a la excentricidad de su órbita. La rotación progrado de Mercurio es lo suficientemente lenta como para que, debido a su excentricidad, su velocidad orbital angular exceda su velocidad de rotación angular cerca del perihelio , provocando que el movimiento del sol en el cielo de Mercurio se invierta temporalmente. Las rotaciones de la Tierra y Marte también se ven afectadas por las fuerzas de las mareas con el Sol, pero no han alcanzado un estado de equilibrio como Mercurio y Venus porque están más lejos del Sol, donde las fuerzas de las mareas son más débiles. Los gigantes gaseosos del Sistema Solar son demasiado masivos y están demasiado lejos del Sol para que las fuerzas de las mareas reduzcan sus rotaciones.

Planetas enanos

Todos los planetas enanos conocidos y candidatos a planetas enanos tienen órbitas progradas alrededor del Sol, pero algunos tienen rotación retrógrada. Plutón tiene rotación retrógrada; su inclinación axial es de aproximadamente 120 grados. Plutón y su luna Caronte están unidos entre sí por mareas. Se sospecha que el sistema de satélites plutonianos fue creado por una colisión masiva .

Anillos y satélites naturales

La luna naranja está en órbita retrógrada.

Si se forma en el campo de gravedad de un planeta mientras el planeta se está formando, una luna orbitará el planeta en la misma dirección en la que el planeta está girando y es una luna regular . Si un objeto se forma en otro lugar y luego se captura en órbita por la gravedad de un planeta, se puede capturar en una órbita retrógrada o prograda dependiendo de si primero se acerca al lado del planeta que está girando hacia o alejándose de él. Esta es una luna irregular .

En el Sistema Solar, muchas de las lunas del tamaño de un asteroide tienen órbitas retrógradas, mientras que todas las lunas grandes excepto Tritón (la más grande de las lunas de Neptuno) tienen órbitas progradas. Se cree que las partículas del anillo Phoebe de Saturno tienen una órbita retrógrada porque se originan en la luna irregular Phoebe .

Todos los satélites retrógrados experimentan una desaceleración de las mareas hasta cierto punto. El único satélite del Sistema Solar para el que este efecto no es insignificante es la luna Tritón de Neptuno. Todos los demás satélites retrógrados están en órbitas distantes y las fuerzas de marea entre ellos y el planeta son insignificantes.

Dentro de la esfera Hill , la región de estabilidad para las órbitas retrógradas a una gran distancia del primario es mayor que la de las órbitas progradas. Esto se ha sugerido como una explicación de la preponderancia de lunas retrógradas alrededor de Júpiter. Debido a que Saturno tiene una mezcla más uniforme de lunas retrógradas / progradas, las causas subyacentes parecen ser más complejas.

Con la excepción de Hyperion , todos los satélites naturales planetarios regulares conocidos en el Sistema Solar están bloqueados por mareas en su planeta anfitrión, por lo que tienen una rotación cero en relación con su planeta anfitrión, pero tienen el mismo tipo de rotación que su planeta anfitrión en relación con el planeta. Sol porque tienen órbitas progradas alrededor de su planeta anfitrión. Es decir, todos tienen rotación prograda con respecto al Sol excepto los de Urano.

Si hay una colisión, el material podría ser expulsado en cualquier dirección y fusionarse en lunas progradas o retrógradas, lo que puede ser el caso de las lunas del planeta enano Haumea , aunque se desconoce la dirección de rotación de Haumea.

Asteroides

Los asteroides suelen tener una órbita prograda alrededor del Sol. Solo se conocen unas pocas docenas de asteroides en órbitas retrógradas .

Algunos asteroides con órbitas retrógradas pueden ser cometas quemados, pero algunos pueden adquirir su órbita retrógrada debido a interacciones gravitacionales con Júpiter .

Debido a su pequeño tamaño y su gran distancia de la Tierra, es difícil analizar telescópicamente la rotación de la mayoría de los asteroides. A partir de 2012, hay datos disponibles para menos de 200 asteroides y los diferentes métodos para determinar la orientación de los polos a menudo dan como resultado grandes discrepancias. El catálogo de vectores de espín de asteroides en el Observatorio de Poznan evita el uso de las frases "rotación retrógrada" o "rotación prograda", ya que depende del plano de referencia al que se refiere y las coordenadas del asteroide generalmente se dan con respecto al plano de la eclíptica en lugar del plano orbital del asteroide.

Los asteroides con satélites, también conocidos como asteroides binarios, constituyen aproximadamente el 15% de todos los asteroides de menos de 10 km de diámetro en el cinturón principal y la población cercana a la Tierra, y se cree que la mayoría se forma por el efecto YORP que hace que un asteroide gire de manera que rápido que se rompe. A partir de 2012, y donde se conoce la rotación, todos los satélites de los asteroides orbitan el asteroide en la misma dirección en la que gira el asteroide.

La mayoría de los objetos conocidos que están en resonancia orbital están orbitando en la misma dirección que los objetos con los que están en resonancia, sin embargo, se han encontrado algunos asteroides retrógrados en resonancia con Júpiter y Saturno .

Cometas

Es mucho más probable que los cometas de la nube de Oort estén retrógrados que los asteroides. El cometa Halley tiene una órbita retrógrada alrededor del Sol.

Objetos del cinturón de Kuiper

La mayoría de los objetos del cinturón de Kuiper tienen órbitas progradas alrededor del Sol. El primer objeto del cinturón de Kuiper que se descubrió que tenía una órbita retrógrada fue 2008 KV 42 . Otros objetos del cinturón de Kuiper con órbitas retrógradas son (471325) 2011 KT 19 , (342842) 2008 YB 3 , (468861) 2013 LU 28 y 2011 MM 4 . Todas estas órbitas están muy inclinadas, con inclinaciones en el rango de 100 ° a 125 °.

Meteoritos

Los meteoritos en una órbita retrógrada alrededor del Sol golpean la Tierra con una velocidad relativa más rápida que los meteoroides progrados y tienden a quemarse en la atmósfera y es más probable que golpeen el lado de la Tierra que mira en dirección opuesta al Sol (es decir, por la noche) mientras que Los meteoroides progrados tienen velocidades de cierre más lentas y, más a menudo, aterrizan como meteoritos y tienden a golpear el lado de la Tierra que mira hacia el Sol. La mayoría de los meteoroides son progrados.

sol

El movimiento del Sol alrededor del centro de masa del Sistema Solar se complica por las perturbaciones de los planetas. Cada pocos cientos de años, este movimiento cambia entre progrado y retrógrado.

Atmósferas planetarias

El movimiento retrógrado, o retroceso, dentro de la atmósfera terrestre se observa en sistemas meteorológicos cuyo movimiento es opuesto a la dirección regional general del flujo de aire, es decir, de este a oeste contra los vientos del oeste o de oeste a este a través de los vientos alisios del este. El movimiento progresivo con respecto a la rotación planetaria se ve en la superrotación atmosférica de la termosfera de la Tierra y en la troposfera superior de Venus . Las simulaciones indican que la atmósfera de Plutón debería estar dominada por vientos retrógrados a su rotación.

Satélites artificiales

Los satélites artificiales destinados a órbitas de baja inclinación suelen lanzarse en dirección prograda, ya que esto minimiza la cantidad de propulsor necesario para alcanzar la órbita aprovechando la rotación de la Tierra (un sitio de lanzamiento ecuatorial es óptimo para este efecto). Sin embargo, los satélites Ofeq israelíes se lanzan en una dirección retrógrada hacia el oeste sobre el Mediterráneo para garantizar que los escombros del lanzamiento no caigan sobre áreas terrestres pobladas.

Exoplanetas

Las estrellas y los sistemas planetarios tienden a nacer en cúmulos estelares en lugar de formarse de forma aislada. Los discos protoplanetarios pueden chocar o robar material de las nubes moleculares dentro del cúmulo y esto puede llevar a que los discos y sus planetas resultantes tengan órbitas inclinadas o retrógradas alrededor de sus estrellas. El movimiento retrógrado también puede ser el resultado de interacciones gravitacionales con otros cuerpos celestes en el mismo sistema (Ver mecanismo de Kozai ) o una colisión cercana con otro planeta, o puede ser que la propia estrella se voltee al principio de la formación de su sistema debido a interacciones entre los planetas. el campo magnético de la estrella y el disco formador de planetas.

El disco de acreción de la protoestrella IRAS 16293-2422 tiene partes que giran en direcciones opuestas. Este es el primer ejemplo conocido de un disco de acreción que gira en sentido contrario. Si este sistema forma planetas, los planetas internos probablemente orbitarán en la dirección opuesta a los planetas externos.

WASP-17b fue el primer exoplaneta que se descubrió que orbitaba su estrella en dirección opuesta a la dirección en la que gira la estrella. Un segundo planeta de este tipo se anunció solo un día después: HAT-P-7b .

En un estudio, más de la mitad de todos los Júpiter calientes conocidos tenían órbitas desalineadas con el eje de rotación de sus estrellas madre, y seis tenían órbitas hacia atrás.

Los últimos impactos gigantes durante la formación planetaria tienden a ser el principal determinante de la tasa de rotación de un planeta terrestre . Durante la etapa de impacto gigante, el grosor de un disco protoplanetario es mucho mayor que el tamaño de los embriones planetarios, por lo que es igualmente probable que las colisiones provengan de cualquier dirección en tres dimensiones. Esto da como resultado la inclinación axial de los planetas acretados que van de 0 a 180 grados con cualquier dirección tan probable como cualquier otra con giros tanto progrados como retrógrados igualmente probables. Por lo tanto, el giro progrado con pequeña inclinación axial, común para los planetas terrestres del sistema solar excepto Venus, no es común para los planetas terrestres en general.

Órbitas galácticas de las estrellas

El patrón de estrellas parece fijo en el cielo, en lo que respecta a la visión humana; esto se debe a que sus enormes distancias relativas a la Tierra dan como resultado un movimiento imperceptible a simple vista. En realidad, las estrellas orbitan el centro de su galaxia.

Las estrellas con una órbita retrógrada con respecto a una galaxia de disco 's rotación general son más propensos a ser encontrados en el halo galáctico que en el disco galáctico . El halo exterior de la Vía Láctea tiene muchos cúmulos globulares con una órbita retrógrada y con una rotación retrógrada o cero. La estructura del halo es el tema de un debate en curso. Varios estudios han afirmado encontrar un halo que consta de dos componentes distintos. Estos estudios encuentran un halo "dual", con un componente interno, más rico en metales, progrado (es decir, las estrellas orbitan la galaxia en promedio con la rotación del disco), y un componente externo, retrógrado (que gira contra el disco) pobre en metales. . Sin embargo, estos hallazgos han sido cuestionados por otros estudios, argumentando en contra de tal dualidad. Estos estudios demuestran que los datos de observación pueden explicarse sin una dualidad, cuando se emplea un análisis estadístico mejorado y se tienen en cuenta las incertidumbres de medición.

Se cree que la cercana estrella de Kapteyn terminó con su órbita retrógrada de alta velocidad alrededor de la galaxia como resultado de haber sido arrancada de una galaxia enana que se fusionó con la Vía Láctea.

Galaxias

Galaxias satélite

Los sobrevuelos cercanos y las fusiones de galaxias dentro de los cúmulos de galaxias pueden extraer material de las galaxias y crear pequeñas galaxias satélite en órbitas progradas o retrógradas alrededor de galaxias más grandes.

Una galaxia llamada Complejo H, que orbitaba la Vía Láctea en una dirección retrógrada en relación con la rotación de la Vía Láctea, está chocando con la Vía Láctea.

Protuberancias contrarrotantes

NGC 7331 es un ejemplo de una galaxia que tiene un bulto que gira en la dirección opuesta al resto del disco, probablemente como resultado de la caída de material.

Agujeros negros centrales

El centro de una galaxia espiral contiene al menos un agujero negro supermasivo . Un agujero negro retrógrado, cuyo giro es opuesto al de su disco, arroja chorros mucho más poderosos que los de un agujero negro progrado, que puede que no tenga ningún chorro. Los científicos han elaborado un marco teórico para la formación y evolución de los agujeros negros retrógrados basándose en la brecha entre el borde interior de un disco de acreción y el agujero negro.

Ver también

Notas al pie

Referencias

Otras lecturas