¿Es posible que la luna de un planeta esté encerrada en una órbita para que aparezca en el mismo lugar en el cielo a la misma hora, todas las noches?

Si.

Lo que necesitas es doble bloqueo de marea. Es decir, tanto el planeta como la Luna están bloqueados por las mareas. La razón por la que vemos que nuestra luna se mueve en el cielo es porque el sistema Tierra-Luna está bloqueado individualmente. Es decir, solo la luna tiene una rotación sincronizada.

En teoría, si la Tierra permaneció como está hoy, su rotación eventualmente se sincronizará debido a la pérdida gradual de energía a través de la fricción de la marea oceánica. De hecho, hay evidencia de que la rotación de la Tierra se ha ralentizado de un día de 21 horas al día actual de 24 horas en los últimos 600 millones (ver http://www.sciencedirect.com/sci…). Entonces, extrapolando ingenuamente a partir de esta disminución del 12.5%, obtenemos una desaceleración rotacional exponencial que alcanzará la sincronización en una escala de tiempo de 15 mil millones de años. En la práctica, el Sol se habrá convertido en un gigante Rojo en este momento, y habrá hervido todos nuestros océanos (y quizás también nos haya tragado). Lo que sobreviva se congelará una vez que el Sol se convierta en una enana roja.

Habiendo dicho todo eso, y suponiendo que tanto la Tierra como la Luna sobrevivan, existe una remota posibilidad de que la Tierra desarrolle océanos líquidos alternativos, similares a Titán, lagos de metano líquido, y esto permitirá que se complete el proceso de sincronización de las mareas. El tiempo dirá….

A2A.

Interesante pregunta.

Si la luna tuviera un período orbital de 24 horas, parecería estacionaria como un satélite geoestacionario. Para esto, la Luna también tendría que estar en el plano del ecuador. La distancia correspondiente es de aproximadamente 42,164 km. También para obtener el mejor resultado, la Luna debe estar bloqueada por la marea (que probablemente será el caso dada la proximidad). Por lo tanto, solo el mismo lado de la Luna debe ser visible, como lo es ahora.

Dado que la luna tiene un radio de 1.737 km, al principio parece ser un sistema viable. Sin embargo, existiría una fuerte fuerza de marea entre la tierra y la Luna, que probablemente destrozaría la luna y terminaría en una colisión catastrófica. Aunque, artículo de Wikipedia sobre el límite de Roche – Wikipedia menciona que el sistema de la Tierra y la Luna tiene un límite de roche de 9,492 km, 42,164 km está terriblemente cerca para su comodidad.

Como se menciona en otras respuestas populares en este hilo, el bloqueo de mareas desafortunadamente no generará este escenario.

¿Qué es el bloqueo de mareas? El | Datos espaciales: astronomía, sistema solar y espacio ultraterrestre | Revista All About Space

Charon es un satélite tan grande en comparación con Plutón que están bloqueados por la marea juntos. Esto significa que Plutón solo ve una cara de Charon y viceversa.

No sé sobre el tiempo , pero estoy bastante seguro de que una luna siempre puede estar en el mismo lugar con respecto a su planeta (bloqueada por la marea).