¿Cómo puede ser "caótico" un período de rotación del satélite/luna de un planeta (como Hiperión alrededor de Saturno)?

Según wikipedia (ver información debajo de la imagen), el período de rotación de Hyperion alrededor de Saturno es "caótico". ¿Que significa eso?

El artículo de wikipedia se refiere a que la rotación de Hyperion es caótica en lugar de su órbita alrededor de Saturno. Asumiré que está preguntando cómo la rotación axial de Hyperion puede ser caótica. (Su órbita no lo es.)

Un objeto que no está sujeto a torsiones externas tendrá un momento angular constante. Esto no significa que tal objeto tendrá una velocidad angular constante. Coloque una banda elástica alrededor de un libro y tírelo al aire, dándole una buena velocidad de giro antes de soltarlo.

Vea la pregunta Estabilidad de rotación de un prisma rectangular para más detalles.

Hyperion es lo suficientemente pequeño y rígido como para que no sea capaz de tomar una forma redondeada por su propia gravedad. En cambio, tiene una forma marcadamente triaxial. Designando los principales momentos de inercia como$A < B < C$(correspondientes respectivamente a las rotaciones en las subfiguras b , c , y a en la imagen de arriba), el parámetro de libración longitudinal$(B-A)/C$es de aproximadamente 0,21 para Hyperion. Eso es enorme y es un factor clave que hace que la rotación de Hyperion sea caótica. Si Hyperion fuera un cuerpo perfectamente rígido que no estuviera sujeto a pares externos y girara instantáneamente alrededor de un eje cercano al representado como c en la figura anterior, su rotación sería esencialmente caótica.

Ninguna de las condiciones anteriores es cierta. Hyperion no es perfectamente rígido y está sujeto a pares externos. Casi todas las lunas regulares del sistema solar exhiben rotación y revolución sincrónicas. Este es el resultado de los pares de marea en la luna por parte del planeta padre y la luna exhibe un poco de plasticidad (comportamiento no rígido) en respuesta a esos pares. Los pares junto con la plasticidad son el mecanismo por el cual esas lunas eventualmente se bloquearon por mareas.

Hay otros acoplamientos espín:órbita posibles además del acoplamiento 1:1 exhibido por esas lunas bloqueadas por mareas. Mercurio, por ejemplo, está bloqueado gravitacionalmente con el Sol en una resonancia de órbita de giro de 3:2. Mercurio tiene un parámetro de libración longitudinal bastante bajo de aproximadamente$10^{-8}$. La alta excentricidad de la órbita de Mercurio junto con su naturaleza casi esferoidal hace que sea más probable que haya sido capturada en la resonancia de órbita de espín 3:2 observada que en una resonancia 1:1.

Con la mayoría de las lunas y planetas/exoplanetas que orbitan lo suficientemente cerca del planeta o estrella madre, el par, la plasticidad y el bajo parámetro de libración longitudinal eventualmente darán como resultado que el cuerpo en órbita se deslice hacia una de esas pequeñas resonancias enteras. Es muy poco probable que esto suceda con Hyperion gracias a ese parámetro de libración longitudinal muy grande. Cuando el giro y la órbita de Hiperión se acercan a una pequeña proporción de enteros, es más probable que el par de torsión de Saturno impulse a la luna a una rotación que esté más alejada de los dos ejes estables que hacia cualquiera de ellos. Se cae lejos del giro resonante.