El movimiento retrógrado en astronomía es, en general, el movimiento orbital o de rotación de un objeto en dirección opuesta a la rotación de su primario , 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 que la rotación primaria. 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 sistema de referencia inercial , como las estrellas fijas distantes .
En el Sistema Solar , las órbitas alrededor del Sol de todos los planetas y de la mayoría de los demás objetos, excepto muchos cometas , son progradas. Orbitan alrededor del Sol en la misma dirección en la que el Sol gira alrededor de su eje, que es en sentido contrario a las agujas del reloj cuando se observa desde arriba del polo norte del Sol. A excepción de Venus y Urano , las rotaciones planetarias alrededor de su eje también son progradas. La mayoría de los satélites naturales tienen órbitas progradadas alrededor de sus planetas. Los satélites progrados de Urano orbitan en la dirección en que gira Urano, que está retrógrado con respecto al Sol. Casi todos los satélites regulares están bloqueados por mareas y, por lo tanto, tienen rotación progresiva. Los satélites retrógrados son generalmente pequeños y distantes de sus planetas, excepto el satélite Tritón 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 la Tierra de baja inclinación se han colocado en una órbita prograda, porque en esta situación se necesita menos propulsor para alcanzar la órbita.
Cuando se forma una galaxia o un sistema planetario , su material toma una forma similar a la 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. [1] La naturaleza del colapso se explica por la conservación del momento angular . En 2010, el descubrimiento de varios Júpiter calientes con órbitas invertidas puso en duda las teorías sobre la formación de sistemas planetarios. [2] Esto se puede explicar observando 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 con una nube o roba material de ella, esto puede provocar un movimiento retrógrado del disco y de los planetas resultantes. [3] [4]
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 sistema de referencia, como el plano ecuatorial del objeto primario. 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 que orbitan. Un objeto con una inclinación entre 0 y 90 grados está orbitando o girando en la misma dirección en la que gira el primario. Un objeto con una inclinación de exactamente 90 grados tiene una órbita perpendicular que no es ni progradante ni retrógrada. Un objeto con una inclinación entre 90 grados y 180 grados está en una órbita retrógrada.
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 progradante 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.
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 alrededor de su eje en la 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 el motivo 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 poco probable que Venus se formara con su actual lenta rotación retrógrada, que tarda 243 días. Venus probablemente comenzó con una rápida rotación progrado 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 espesa como para crear mareas atmosféricas impulsadas térmicamente que crean un par retrógrado . La actual lenta rotación retrógrada de Venus está en equilibrio entre las mareas gravitacionales que intentan fijar 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 prograda rápida primordial hasta su rotación retrógrada lenta actual. [7] 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]
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 espín 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 orbital angular exceda su velocidad de rotación angular cerca del perihelio , lo que provoca que el movimiento del sol en el cielo de Mercurio se invierta temporalmente. [8] 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]
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. [9] Plutón y su luna Caronte están unidos por mareas. Se sospecha que el sistema de satélites plutoniano fue creado por una colisión masiva . [10] [11]
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 gira y es una luna regular . Si un objeto se forma en otro lugar y luego es capturado en órbita por la gravedad de un planeta, puede ser capturado en una órbita retrógrada o prograda dependiendo de si se acerca primero al lado del planeta que gira hacia él o alejándose de él. Esta es una luna irregular . [12]
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 mayor de las lunas de Neptuno) tienen órbitas progradas. [13] Se cree que las partículas en el anillo Phoebe de Saturno tienen una órbita retrógrada porque se originan en la luna irregular Phoebe .
Todos los satélites retrógrados experimentan una desaceleración de marea hasta cierto punto. 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 una gran distancia de la primaria 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 combinación más uniforme de lunas retrógradas y progradas, las causas subyacentes parecen ser más complejas. [14]
Con la excepción de Hyperion , todos los satélites naturales planetarios regulares conocidos en el Sistema Solar están bloqueados por mareas a su planeta anfitrión, por lo que tienen rotación cero en relación con su planeta anfitrión, pero tienen el mismo tipo de rotación que su planeta anfitrión en relación con el. Sol porque tienen órbitas progradadas alrededor de su planeta anfitrión. Es decir, todos tienen rotación progrado 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. [15]
Los asteroides suelen tener una órbita prógrada alrededor del Sol. Sólo se conocen unas pocas docenas de asteroides en órbitas retrógradas .
Algunos asteroides con órbitas retrógradas pueden ser cometas quemados, [16] pero algunos pueden adquirir su órbita retrógrada debido a interacciones gravitacionales con Júpiter . [17]
Debido a su pequeño tamaño y su gran distancia a la Tierra es difícil analizar telescópicamente la rotación de la mayoría de los asteroides. En 2012, se dispone de datos de menos de 200 asteroides y los diferentes métodos para determinar la orientación de los polos suelen dar lugar a grandes discrepancias. [18] El catálogo de vectores de giro de asteroides del Observatorio de Poznan [19] evita el uso de las frases "rotación retrógrada" o "rotación prograda", ya que depende de a qué plano de referencia se refiere y las coordenadas del asteroide generalmente se dan con respecto al plano de la eclíptica en lugar de el plano orbital del asteroide. [20]
Los asteroides con satélites, también conocidos como asteroides binarios, representan alrededor del 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 formaron por el efecto YORP que hace que un asteroide gire de tal manera. rápido que se rompe. [21] A partir de 2012, y donde se conoce la rotación, todos los satélites de asteroides orbitan al asteroide en la misma dirección en la que gira el asteroide. [22]
La mayoría de los objetos conocidos que están en resonancia orbital lo hacen 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 . [23]
Los cometas de la nube de Oort tienen muchas más probabilidades de estar retrógrados que los asteroides. [16] El cometa Halley tiene una órbita retrógrada alrededor del Sol. [24]
La mayoría de los objetos del cinturón de Kuiper tienen órbitas progradadas alrededor del Sol. El primer objeto del cinturón de Kuiper que se descubrió que tenía una órbita retrógrada fue 2008 KV 42 . [25] Otros objetos del cinturón de Kuiper con órbitas retrógradas son (471325) 2011 KT 19 , [26] (342842) 2008 YB 3 , (468861) 2013 LU 28 y 2011 MM 4 . [27] Todas estas órbitas están muy inclinadas, con inclinaciones en el rango de 100 ° a 125 °.
Los meteoroides 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 está opuesto al Sol (es decir, durante la noche), mientras que los Los meteoroides progrados tienen velocidades de cierre más lentas y con mayor frecuencia aterrizan como meteoritos y tienden a golpear el lado de la Tierra que mira al Sol. La mayoría de los meteoroides son progrados. [28]
El movimiento del Sol alrededor del centro de masa del Sistema Solar se ve complicado por las perturbaciones de los planetas. Cada pocos cientos de años, este movimiento cambia entre progrado y retrógrado. [29]
El movimiento retrógrado, o retroceso, dentro de la atmósfera de la Tierra 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 progrado con respecto a la rotación planetaria se observa 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. [30]
Los satélites artificiales destinados a órbitas de baja inclinación suelen lanzarse en dirección progrado, ya que esto minimiza la cantidad de propulsor necesario 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 dirección retrógrada hacia el oeste sobre el Mediterráneo para garantizar que los restos del lanzamiento no caigan en zonas terrestres pobladas.
Las estrellas y los sistemas planetarios tienden a nacer en cúmulos estelares en lugar de formarse de forma aislada. Los discos protoplanetarios pueden colisionar o robar material de las nubes moleculares dentro del cúmulo y esto puede hacer que los discos y los planetas resultantes tengan órbitas inclinadas o retrógradas alrededor de sus estrellas. [3] [4] 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 casi colisión con otro planeta, [1] o puede ser que la estrella misma se volteó temprano en la formación de su sistema debido a las interacciones entre el campo magnético de la estrella y el disco de formación del planeta. [31] [32]
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 contrarrotante. Si este sistema forma planetas, los planetas interiores probablemente orbitarán en dirección opuesta a los planetas exteriores. [33]
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. [34] Un segundo planeta de este tipo fue anunciado apenas un día después: HAT-P-7b . [35]
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 de ellos tenían órbitas al revés. [2] Una explicación propuesta es que los Júpiter calientes tienden a formarse en cúmulos densos, donde las perturbaciones son más comunes y la captura gravitacional de los planetas por las estrellas vecinas es posible. [36]
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 es igualmente probable que las colisiones se produzcan desde cualquier dirección en tres dimensiones. Esto da como resultado una inclinación axial de los planetas acretados que oscila entre 0 y 180 grados, con cualquier dirección tan probable como cualquier otra, con giros progrados y retrógrados igualmente probables. Por lo tanto, el giro prógrado con una pequeña inclinación axial, común en los planetas terrestres del sistema solar excepto Venus, no es común en los planetas terrestres en general. [37]
El patrón de las estrellas aparece fijo en el cielo, en lo que respecta a la visión humana; esto se debe a que sus enormes distancias con respecto a la Tierra dan como resultado un movimiento imperceptible a simple vista. En realidad, las estrellas orbitan alrededor del centro de su galaxia.
Es más probable que se encuentren estrellas con una órbita retrógrada en relación con 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 [38] y con una rotación retrógrada o nula. [39] La estructura del halo es el tema de un debate en curso. Varios estudios han afirmado haber encontrado un halo que consta de dos componentes distintos. [40] [41] [42] Estos estudios encuentran un halo "dual", con un componente progrado interno, más rico en metales (es decir, las estrellas orbitan la galaxia en promedio con la rotación del disco), y un componente externo pobre en metales. Componente retrógrado (que gira contra el disco). Sin embargo, estos hallazgos han sido cuestionados por otros estudios, [43] [44] que argumentan en contra de tal dualidad. Estos estudios demuestran que los datos observacionales se pueden explicar sin 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. [45]
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. [46]
Una galaxia llamada Complejo H, que orbitaba la Vía Láctea en dirección retrógrada con respecto a la rotación de la Vía Láctea, está chocando con la Vía Láctea. [47] [48]
NGC 7331 es un ejemplo de una galaxia que tiene un abultamiento que gira en dirección opuesta al resto del disco, probablemente como resultado de la caída de material. [49]
El centro de una galaxia espiral contiene al menos un agujero negro supermasivo . [50] Un agujero negro retrógrado, cuyo giro es opuesto al de su disco, arroja chorros mucho más potentes que los de un agujero negro progrado, que puede no tener ningún chorro. Los científicos han elaborado un marco teórico para la formación y evolución de agujeros negros retrógrados basándose en la brecha entre el borde interior de un disco de acreción y el agujero negro. [51] [52] [53]
