准圆轨道中共轨天体的自旋 - 轨道耦合与混沌自转

观测到共轨天体围绕太阳运行并与行星共享轨道，也在土星周围的一些卫星对中观察到。人们也提出了其他恒星周围存在共轨行星的可能性。对于近距离的行星和卫星，由于耗散潮汐效应，自转会缓慢演化直至达到某种平衡。当轨道接近圆形时，人们认为自转周期最终总会与轨道周期同步。在此我们证明，对于准圆轨道中的共轨天体，在广泛的质量比和天体形状范围内，稳定的非同步自转是可能的。我们展示了一类全新的自旋 - 轨道共振族，其频率为 $n\pm k\nu/2$，其中 $n$ 为轨道平运动，$\nu$ 为轨道天平动频率，$k$ 为整数。此外，当由轴向不对称引起的自然自转天平动频率 $\sigma$ 与 $\nu$ 量级相同时，自转变得混沌。土星的共轨卫星是同步的，因为 $\nu\ll\sigma$，但共轨系外行星可能呈现非同步或混沌自转。我们的结果证明，天体的自旋动力学不能与其轨道环境割裂开来。我们进一步推测，类似的机制可能会影响任何平运动共振中天体的自转。