Orbitale delpopulationer

KBO’er klassificeres efter deres semi-største akse (den gennemsnitlige afstand fra Solen), deres periheleafstand ( tætteste tilgang til Solen) og hældningen af deres kredsløbsplan til det, der dannes af solsystemets planeter. Ved hjælp af disse parametre findes KBO’er ofte i tre forskellige orbitale understrukturer.

• Resonante objekter: KBO’er i gennemsnitlig bevægelsesresonans (MMR) med Neptun. Det anslås, at 55.000 KBO’er, der er større end 100 km (60 miles) i diameter, kredser om solen i et heltalsforhold mellem Neptuns kredsløb. For eksempel er Pluto i 3: 2 Neptune MMR og fuldfører to baner rundt om solen i den tid det tager Neptun at gennemføre tre. Faktisk er næsten en fjerdedel af alle MMR-objekter i 3: 2-resonansen. Som anerkendelse af dette slægtskab er disse objekter blevet kaldt Plutinos.
• Varme klassikere: KBO’er med tilbøjeligheder trukket fra en bred fordeling (ca. 16 °) og med perihelafstande på mellem 35 og 40 AU (5,2 milliarder og 6 milliarder km). Den varme klassiske befolkning består af cirka 120.000 objekter med diametre større end 100 km. Denne befolkning anslås at omfatte 80.000 objekter, hvis gennemsnitlige afstand fra solen overstiger 50 AU (7,5 milliarder km), og som derfor undertiden kaldes det “ydre” eller “løsrevne” Kuiper-bælte.
• Kolde klassikere: KBO’er trukket fra en snæver fordeling af kredshældninger (ca. 2,6 °) med gennemsnitlige kredsløbsafstande begrænset til 42,5-47,2 AU (6,4 milliarder – 7,1 milliarder km) og periheleafstande jævnt fordelt mellem 38 AU (5,7 milliarder km) og 47,2 AU. Den kolde klassiske befolkning er ca. 75.000 objekter med en diameter på 100 km og større. Inden for de kolde klassikere er der en lille delpopulation kaldet “kernen” på 25.000 objekter med diametre større end 100 km. Kerneobjekterne har halvakser mellem 43,8 og 44,4 AU (6,55 milliarder og 6,64 milliarder km), orbital excentriciteter på mellem 0,03 og 0,08 , og en smal hældningsfordeling som resten af den kolde klassiske komponent.

Ovenstående liste indeholder de i øjeblikket veldefinerede underkonstruktioner af Kuiper-bæltes kredsløb. objekter befinder sig i metastabile baner; det vil sige, deres baner er stabile over tidsplaner på 100 millioner til 1 milliard år. Imidlertid vil nogle kaotisk diffundere ud af den stabile region. Efterhånden som flere KBO’er opdages, vil der sandsynligvis blive fundet yderligere signifikante orbitalpopulationer .

KBO’er, der har betydelige gravitationsinteraktioner med Neptun, kaldes “spredning af KBO’er.” Spredte KBO’er er på baner, der er ustabile på millionårige tidsplaner. Disse objekter menes at være i overgang fra at være metastabile KBO’er til at blive Centaur-objekter og til sidst kortvarige kometer. Den metastabile region, der leverer den spredte befolkning, er ikke kendt, men det kan være de varme klassikere eller måske de resonante KBO’er. Ikke alle spredningsbaner er lige ustabile, og det er et område med aktiv forskning at forstå, hvordan en KBO i en metastabil bane bliver en kortperiode komet. Den estimerede population af spredningskilder (3.000-15.000 objekter større end 100 km i diameter) er betydeligt mindre end teoretiske forventninger.

På grund af det lille antal registrerede kilder er det anslåede antal KBO’er stadig ret usikre. . Særligt usikkert er antallet af små (1–10 km) KBO’er, hvis denne region i solsystemet virkelig er reservoiret for kortvarige kometer. Til sammenligning anslås der at være 250 asteroider, der er større end 100 km i diameter og måske 1 million større end 1 km. Hvis forholdet mellem antallet af objekter og størrelsen for KBO’er svarer til asteroiderne, betyder det en samlet Kuiper-bæltepopulation på mere end 100 milliarder kilder, der er større end 1 km i diameter. Denne ekstrapolering stammer fra de få hundrede kilder, for hvilke der findes nøjagtige detektionsforhold. Imidlertid er ekstrapolering fra 300 objekter til 100 milliarder underlagt betydelig usikkerhed.

Som nævnt ovenfor har planeten Neptun en stærk tyngdekraftsindflydelse på Kuiper-bæltets orbitale struktur. Der er to fremherskende modeller til dannelse af struktur i orbitalfordelingen af KBO’er. I “migrations” -modellen var Neptuns gennemsnitlige kredsløbsafstand oprindeligt mindre (omkring 23 AU; 3,4 milliarder km). Under denne langsomme orbitale vækst blev mange KBO’er fanget i orbitalresonans med Neptun. Denne model producerer dog ikke den varme klassiske komponent , og en anden proces skal derfor føre til mere tilbøjelige baner for KBO’er.

Alternativt, i “Nice” -modellen (opkaldt efter den franske by, hvor den først blev foreslået), dannede de gigantiske planeter i solsystemet sig i en mere kompakt konfiguration, end man ser i dag, og gennem gravitationsinteraktion blev Neptun og Uranus spredt til deres nuværende position. Nice-modellen giver en rimelig gengivelse af den varme komponent i Kuiper-bæltet, men er mindre vellykket til at producere de resonante objekter og giver ikke en kold klassisk komponent. af dannelsen af struktur i det ydre solsystem kan være en kombination af disse to scenarier eller en helt anden model for evolution.

Ud over de nominelle medlemmer af Kuiper-bæltet beskrevet ovenfor er der nogle KBO’er, hvis nærmeste tilgang til solen efterlader dem langt uden for Neptuns indflydelse. Sedna, et objekt, hvis nærmeste tilgang er 76,3 AU (11,4 milliarder km), er det mest ekstreme eksempel på disse fjerne fjernere. Disse sjældne genstande (kun to genstande med nærmeste tilgang større end 47,2 AU og gennemsnitlige solafstande større end 200 AU (29,9 milliarder km) er i øjeblikket kendt) kan repræsentere den yderste kant af Kuiper-bælteområdet eller det indre kanten af en helt ny kildepopulation. Sedna kaldes undertiden et medlem af den indre Oort-sky.