Articulo de referencia

movimiento retrógrado y progrado

Órbita retrógrada: el satélite (rojo) orbita en la dirección opuesta a la rotación de su satélite principal (azul/negro). En astronomía, el movimiento retrógrado es, en general,...

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

En astronomía, el movimiento retrógrado es, en general, el movimiento orbital o rotacional 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 progrado o directo es un movimiento más normal en la misma dirección en que rota el principal. Sin embargo, "retrógrado" y "progrado" también pueden referirse a un objeto distinto del principal si así se describe. La dirección de rotación está determinada por un sistema de referencia inercial , como las estrellas fijas distantes .

En el Sistema Solar , las órbitas alrededor del Sol de todos los planetas y planetas enanos, así como de la mayoría de los cuerpos pequeños del Sistema Solar , a excepción de muchos cometas y algunos objetos distantes , son progradas. Orbitan alrededor del Sol en la misma dirección en que el Sol rota sobre su eje, que es en sentido antihorario cuando se observa desde arriba del polo norte del Sol. Excepto Venus y Urano , las rotaciones planetarias alrededor de su eje también son progradas. La mayoría de los satélites naturales tienen órbitas progradas alrededor de sus planetas. Los satélites progrados de Urano orbitan en la dirección en que Urano rota, que es retrógrada con respecto al Sol. Casi todos los satélites regulares están en rotación síncrona y, por lo tanto, tienen rotación prograda. Los satélites retrógrados son generalmente pequeños y distantes de sus planetas, excepto Tritón , el satélite de Neptuno , que es grande y cercano. 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 baja inclinación que orbitan la Tierra se han colocado en una órbita prograda, porque en esta situación se requiere menos propulsor para alcanzar la órbita.

Formación de sistemas celestes

Cuando se forma una galaxia o un sistema planetario , su material adquiere una forma similar a la de un disco. La mayor parte del material orbita y rota en una dirección. Esta uniformidad de movimiento se debe al colapso de una nube de gas. [ 1 ] La naturaleza del colapso se explica por la conservación del momento angular . En 2010, el descubrimiento de varios Júpiter calientes con órbitas retrógradas puso en tela de juicio las teorías sobre la formación de sistemas planetarios. [ 2 ] Esto se puede explicar al observar que las estrellas y sus planetas no se forman de forma aislada, sino en cúmulos estelares que contienen nubes moleculares . Cuando un disco protoplanetario colisiona con una nube o roba material de ella, esto puede resultar en un movimiento retrógrado del disco y de los planetas resultantes. [ 3 ] [ 4 ]

Parámetros orbitales y rotacionales

Inclinación orbital

La inclinación de un objeto celeste indica si su órbita es prograda o retrógrada. La inclinación de un objeto celeste es el ángulo entre su plano orbital y otro sistema de referencia, como el plano ecuatorial de su cuerpo principal. En el Sistema Solar , la inclinación de los planetas se mide desde el plano de la eclíptica , que es el plano de la órbita de la Tierra alrededor del Sol . [ 5 ] La inclinación de las lunas se mide desde el ecuador del planeta alrededor del cual orbitan. Un objeto con una inclinación entre 0 y 90 grados orbita o gira en la misma dirección que el cuerpo principal. 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 y 180 grados se encuentra en una órbita retrógrada.

Inclinación axial

La inclinación axial de un objeto celeste indica si su rotación 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 su centro. Un objeto con una inclinación axial de hasta 90 grados rota en la misma dirección que su eje 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 y 180 grados rota en la dirección opuesta a su órbita. Independientemente de la 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 misma dirección que su rotación, que es en sentido contrario a las agujas del reloj vista desde arriba del polo norte solar . 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 gira 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.

No se conoce con certeza la razón de la inusual inclinación axial de Urano, pero la especulación habitual es que fue causada por una colisión con un protoplaneta del tamaño de la Tierra durante la formación del Sistema Solar. [ 6 ]

Es improbable que Venus se haya formado con su actual rotación retrógrada lenta, que tarda 243 días. Probablemente Venus comenzó con una rotación prograda rápida con un período de varias horas, muy similar 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 densa como para crear mareas atmosféricas impulsadas térmicamente que crean un torque retrógrado . La actual rotación retrógrada lenta de Venus es un equilibrio aproximado entre las mareas gravitacionales que intentan bloquear a Venus con el Sol y las mareas atmosféricas que intentan hacer girar a Venus en dirección retrógrada. Estos efectos también son suficientes para explicar la evolución de la rotación de Venus desde una dirección prograda rápida primordial hasta su actual rotación retrógrada lenta, [ 7 ] que no es completamente estable. El período de rotación de Venus medido con datos de la nave espacial Magellan durante un período de 500 días es menor que el período de rotación medido durante el período de 16 años entre las visitas de la nave espacial Magellan y Venus Express , con una diferencia de aproximadamente 6,5  minutos. [ 8 ] En el pasado, se han propuesto varias hipótesis alternativas para explicar la rotación retrógrada de Venus, como colisiones o que se haya formado originalmente de esa manera.

A pesar de estar más cerca del Sol que Venus, Mercurio no está en rotación síncrona porque ha entrado en una resonancia espín-órbita 3:2 debido a la excentricidad de su órbita. La rotación prograda de Mercurio es lo suficientemente lenta como para que, debido a su excentricidad, su velocidad angular orbital supere su velocidad angular de rotación cerca del perihelio , lo que provoca que el movimiento del Sol en el cielo de Mercurio se invierta temporalmente. [ 9 ] Las rotaciones de la Tierra y Marte también se ven afectadas por las fuerzas de marea 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 marea son más débiles. Los gigantes gaseosos del Sistema Solar son demasiado masivos y están demasiado lejos del Sol para que las fuerzas de marea ralenticen sus rotaciones. [ 7 ]

Planetas enanos

Todos los planetas enanos conocidos y los 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. [ 10 ] Plutón y su luna Caronte están acoplados por fuerzas de marea. Se sospecha que el sistema de satélites de Plutón se creó por una colisión masiva . [ 11 ] [ 12 ]

Satélites y anillos naturales

La luna naranja está en órbita retrógrada.

Si una luna se forma en el campo gravitatorio de un planeta mientras este se está formando, orbitará alrededor del planeta en la misma dirección en que este rota y se trata de una luna regular . Si un objeto se forma en otro lugar y posteriormente es capturado en órbita por la gravedad de un planeta, puede ser capturado en una órbita retrógrada o prograda, dependiendo de si primero se acerca al lado del planeta que rota hacia él o se aleja de él. Esta es una luna irregular . [ 13 ]

En el Sistema Solar, muchas de las lunas del tamaño de asteroides tienen órbitas retrógradas, mientras que todas las lunas grandes, excepto Tritón (la más grande de las lunas de Neptuno), tienen órbitas progradas. [ 14 ] Se cree que las partículas en el anillo de Febe de Saturno tienen una órbita retrógrada porque se originan en la luna irregular Febe .

Todos los satélites retrógrados experimentan cierto grado de desaceleración por fuerzas de marea. El único satélite del Sistema Solar para el que este efecto no es despreciable es Tritón, la luna de Neptuno. Todos los demás satélites retrógrados se encuentran en órbitas distantes y las fuerzas de marea entre ellos y el planeta son insignificantes.

Dentro de la esfera de Hill , la región de estabilidad para las órbitas retrógradas a gran distancia del cuerpo principal es mayor que la de las órbitas progradas. Esto se ha sugerido como explicación de la preponderancia de lunas retrógradas alrededor de Júpiter. Sin embargo, debido a que Saturno tiene una mezcla más equilibrada de lunas retrógradas y progradas, las causas subyacentes parecen ser más complejas. [ 15 ]

Con la excepción de Hiperión , todos los satélites planetarios naturales conocidos en el Sistema Solar están acoplados gravitacionalmente a su planeta anfitrión, por lo que no tienen rotación relativa a este, pero sí el mismo tipo de rotación que su planeta anfitrión con respecto al Sol, debido a que tienen órbitas progradas alrededor de su planeta anfitrión. Es decir, todos tienen rotación prograda con respecto al Sol, excepto Urano.

Si se produce una colisión, el material podría ser expulsado en cualquier dirección y coalescer formando lunas con rotación prograda o retrógrada, lo que podría ocurrir con las lunas del planeta enano Haumea , aunque se desconoce la dirección de rotación de Haumea. [ 16 ]

Cuerpos menores del Sistema Solar

asteroides

Muchos asteroides tienen una órbita directa alrededor del Sol. Solo se conocen aproximadamente un centenar de asteroides con órbitas retrógradas .

Algunos asteroides con órbitas retrógradas pueden ser cometas consumidos, [ 17 ] pero algunos pueden adquirir su órbita retrógrada debido a interacciones gravitacionales con Júpiter . [ 18 ]

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, se dispone de datos para menos de 200 asteroides y los diferentes métodos para determinar la orientación de los polos a menudo dan lugar a grandes discrepancias. [ 19 ] El catálogo de vectores de rotación de asteroides del Observatorio de Poznan [ 20 ] evita el uso de las frases "rotación retrógrada" o "rotación prograda", ya que depende del plano de referencia al que se refiera y las coordenadas de los asteroides generalmente se dan con respecto al plano de la eclíptica en lugar del plano orbital del asteroide. [ 21 ]

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 forman por el efecto YORP, que provoca que un asteroide gire tan rápido que se fragmente. [ 22 ] A partir de 2012, y donde se conoce la rotación, todos los satélites de los asteroides orbitan el asteroide en la misma dirección en que este gira. [ 23 ]

La mayoría de los objetos conocidos que están en resonancia orbital orbitan 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 . [ 24 ]

Cometas

Los cometas de la nube de Oort tienen muchas más probabilidades que los asteroides de ser retrógrados. [ 17 ] El cometa Halley tiene una órbita retrógrada alrededor del Sol. [ 25 ]

Centauros

La mayoría de los centauros tienen una órbita prograda alrededor del Sol. El primer centauro con una órbita retrógrada que se descubrió fue 20461 Dioretsa . [ 26 ] Otros centauros conocidos con órbitas retrógradas incluyen 2004 NN 8 , 2012 TL 139 , (434620) 2005 VD , 2006 BZ 8 y 2006 RJ 2 . Todas estas órbitas están muy inclinadas, con inclinaciones en el rango de 160 a 180°. [ 27 ]

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 descubierto con una órbita retrógrada fue 2008 KV 42. [ 28 ] Otros objetos del cinturón de Kuiper con órbitas retrógradas son 471325 Taowu , [ 29 ] (342842) 2008 YB 3 , (468861) 2013 LU 28 y 2011 MM 4. [ 30 ] Todas estas órbitas están muy inclinadas, con inclinaciones en el rango de 100°–125° .

meteoroides

Los meteoroides en órbita retrógrada alrededor del Sol impactan la Tierra con una velocidad relativa mayor que los meteoroides en órbita prograda y tienden a desintegrarse en la atmósfera, impactando con mayor probabilidad el lado de la Tierra que mira en dirección opuesta al Sol (es decir, de noche). En cambio, los meteoroides en órbita prograda tienen velocidades de aproximación más lentas y suelen caer como meteoritos , impactando el lado de la Tierra que mira al Sol. La mayoría de los meteoroides son en órbita prograda. [ 31 ]

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 alterna entre directo y retrógrado. [ 32 ]

atmósferas planetarias

El movimiento retrógrado, o retrogresión, dentro de la atmósfera terrestre se observa en sistemas meteorológicos cuyo movimiento es opuesto a la dirección general regional 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 directo con respecto a la rotación planetaria se observa en la superrotación atmosférica de la termosfera terrestre y en la troposfera superior de Venus . Las simulaciones indican que la atmósfera de Plutón debería estar dominada por vientos retrógrados a su rotación. [ 33 ]

satélites artificiales

Los satélites artificiales destinados a órbitas de baja inclinación suelen lanzarse en sentido directo, ya que esto minimiza la cantidad de propulsor necesaria para alcanzar la órbita aprovechando la rotación de la Tierra (un lugar de lanzamiento ecuatorial es óptimo para este efecto). Sin embargo, los satélites israelíes Ofeq se lanzan en sentido retrógrado hacia el oeste sobre el Mediterráneo para garantizar que los restos del lanzamiento no caigan sobre zonas 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 colisionar con nubes moleculares dentro del cúmulo o robarles material, lo que puede provocar que los discos y sus planetas resultantes tengan órbitas inclinadas o retrógradas alrededor de sus estrellas. [ 3 ] [ 4 ] El movimiento retrógrado también puede ser resultado de interacciones gravitacionales con otros cuerpos celestes en el mismo sistema (véase el mecanismo de Kozai ) o de una casi colisión con otro planeta, [ 1 ] o puede deberse a que la estrella misma se volteó al principio de la formación de su sistema debido a interacciones entre el campo magnético de la estrella y el disco formador de planetas. [ 34 ] [ 35 ]

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 con rotación contraria. Si este sistema forma planetas, es probable que los planetas interiores orbiten en dirección opuesta a los planetas exteriores. [ 36 ]

WASP-17b fue el primer exoplaneta que se descubrió orbitando su estrella en dirección opuesta a la de rotación de la estrella. [ 37 ] Un segundo planeta de este tipo fue anunciado apenas un día después: HAT-P-7b . [ 38 ]

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 inversas. [ 2 ] Una explicación propuesta es que los Júpiter calientes tienden a formarse en cúmulos densos, donde las perturbaciones son más comunes y es posible la captura gravitacional de planetas por estrellas vecinas. [ 39 ]

Los últimos impactos gigantes durante la formación planetaria tienden a ser el principal determinante de la velocidad 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 las colisiones tienen la misma probabilidad de ocurrir desde cualquier dirección en tres dimensiones. Esto da como resultado una inclinación axial de los planetas acrecionados que varía de 0 a 180 grados, con cualquier dirección tan probable como cualquier otra, y con giros tanto directos como retrógrados igualmente probables. Por lo tanto, el giro directo con una pequeña inclinación axial, común en los planetas terrestres del sistema solar excepto Venus, no es común en los planetas terrestres en general. [ 40 ]

Órbitas galácticas de las estrellas

Desde la perspectiva humana, el patrón de las estrellas parece fijo en el cielo; esto se debe a que sus enormes distancias con respecto a la Tierra provocan un movimiento imperceptible a simple vista. En realidad, las estrellas orbitan alrededor del centro de su galaxia.

Es más probable encontrar estrellas con una órbita retrógrada con respecto a la rotación general de una galaxia de disco en el halo galáctico que en el disco galáctico . El halo exterior de la Vía Láctea tiene muchos cúmulos globulares con una órbita retrógrada [ 41 ] y con una rotación retrógrada o nula. [ 42 ] La estructura del halo es tema de un debate continuo. Varios estudios han afirmado encontrar un halo que consta de dos componentes distintos. [ 43 ] [ 44 ] [ 45 ] 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, pobre en metales, retrógrado (rotando contra el disco). Sin embargo, estos hallazgos han sido cuestionados por otros estudios, [ 46 ] [ 47 ] argumentando en contra de tal dualidad. Estos estudios demuestran que los datos de observación pueden explicarse sin dualidad, empleando un análisis estadístico mejorado y teniendo 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. [ 48 ]

Galaxias

Galaxias satélite

Los sobrevuelos cercanos y las fusiones de galaxias dentro de cúmulos de galaxias pueden extraer material de las galaxias y crear pequeñas galaxias satélite en órbitas progradas o retrógradas alrededor de galaxias más grandes. [ 49 ]

Una galaxia llamada Complejo H, que orbitaba la Vía Láctea en dirección retrógrada con respecto a la rotación de la Vía Láctea, está colisionando con la Vía Láctea. [ 50 ] [ 51 ]

Protuberancias que giran en sentido contrario

NGC 7331 es un ejemplo de una galaxia que tiene un bulbo que gira en dirección opuesta al resto del disco, probablemente como resultado de la caída de material. [ 52 ]

agujeros negros centrales

El centro de la mayoría de las grandes galaxias espirales contiene al menos un agujero negro supermasivo . [ 53 ] Un agujero negro retrógrado —aquel cuyo giro es opuesto al de su disco— expulsa chorros mucho más potentes que los de un agujero negro progrado, que puede carecer por completo de chorros. Los científicos han desarrollado un marco teórico para la formación y evolución de los agujeros negros retrógrados basado en la brecha entre el borde interior de un disco de acreción y el agujero negro. [ 54 ] [ 55 ] [ 56 ]

Véase también

Notas a pie de página

Referencias

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Lecturas adicionales

  • Los exoplanetas con rotación retrógrada experimentan excitaciones de oblicuidad en una resonancia habilitada por excentricidad , Steven M. Kreyche, Jason W. Barnes, Billy L. Quarles, Jack J. Lissauer, John E. Chambers, Matthew M. Hedman, 30 de marzo de 2020
  • Gayon, Julie; Eric Bois (21 de abril de 2008). "¿Son posibles las resonancias retrógradas en sistemas multiplanetarios?". Astronomía y Astrofísica . 482 (2): 665– 672. arXiv : 0801.1089 . Bibcode : 2008A & A...482..665G . doi : 10.1051/0004-6361:20078460 . S2CID 15436738 . 
  • Kalvouridis, TJ (mayo de 2003). "Órbitas retrógradas en configuraciones de anillo de N cuerpos". Astrofísica y ciencia espacial . 284 (3): 1013– 1033. Bibcode : 2003Ap & SS.284.1013K . doi : 10.1023/A:1023332226388 . S2CID 117212083 . 
  • Liou, J (1999). "Evolución orbital de partículas de polvo interplanetario retrógrado y su distribución en el sistema solar". Icarus . 141 (1): 13– 28. Bibcode : 1999Icar..141...13L . doi : 10.1006/icar.1999.6170 .
  • ¿Qué tan grande es la oscilación anual retrógrada? Archivado el 20 de septiembre de 2012 en Wayback Machine , NE King, Duncan Carr Agnew, 1991.
  • Fernández, Julio A. (1981). "Sobre el exceso observado de órbitas retrógradas entre cometas de largo período" . Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 197 (2): 265– 273. Bibcode : 1981MNRAS.197..265F . doi : 10.1093/mnras/197.2.265 .
  • Efectos dinámicos en la zona habitable de exolunas similares a la Tierra , Duncan Forgan, David Kipping, 16 de abril de 2013
  • Lo que los restos de colisiones pueden revelarnos sobre las galaxias , Pierre-Alain Duc, 10 de mayo de 2012
  • La formación y el papel de los vórtices en los discos protoplanetarios , Patrick Godon, Mario Livio, 22 de octubre de 1999