Orbitális részpopulációk

A KBO-kat szemimajor tengelyük (a Naptól való átlagos távolság), a periheliós távolság (a a legközelebbi megközelítés a Naphoz), és pályasíkjuknak a Naprendszer bolygói által kialakított dőlésszöge. Ezeknek a paramétereknek az alkalmazásával a KBO-kat gyakran három különálló orbitális alstruktúrában találják meg.

• Rezonáns objektumok: KBO-k a Neptunus átlagos mozgásrezonanciájában (MMR). Becslések szerint 100 000 (60 mérföld) átmérőnél nagyobb, kb. 55 000 KBO kering a Naptól a Neptunusz keringési periódusainak teljes arányában. Például a Plútó a Neptunusz 3: 2 arányú MMR-jében van, két körpályát teljesít a Nap körül annyi idő alatt, amennyi a Neptunusznak három. Valójában az összes MMR objektum közel egynegyede 3: 2 arányú rezonanciában van. Ennek a rokonságnak az elismeréseként ezeket az objektumokat Plutinosnak hívták. és 40 AU (5,2 milliárd és 6 milliárd km). A forró klasszikus populáció körülbelül 120 000 objektumból áll, amelyek átmérője meghaladja a 100 km-t. Becslések szerint ez a populáció 80 000 olyan objektumot foglal magában, amelyek átlagos távolsága a Naptól meghaladja az 50 AU-t (7,5 milliárd km), és amelyeket ezért néha együttesen “külső” vagy “levált” Kuiper-övnek neveznek.
• Hideg klasszikusok: A KBO-k a pálya dőlésszögének szűk eloszlásából (kb. 2,6 °) származnak, az átlagos pályatávolság 42,5–47,2 AU (6,4–7,1 milliárd km) közé korlátozva, a perihéliós távolságok pedig simán elosztva 38 AU között (5,7 milliárd km) és 47,2 AU. A hideg klasszikus populáció körülbelül 75 000 objektum, amelynek átmérője 100 km vagy annál nagyobb. A hideg klasszikusokon belül egy kisméretű, 25 000, 100 km-nél nagyobb átmérőjű objektum “kernelének” nevezett alcsoportja van. A magobjektumok félmagasságú tengelyei 43,8 és 44,4 AU (6,55 és 6,64 milliárd km) között vannak, az orbitális excentrikák 0,03 és 0,08 között vannak. , és egy keskeny dőléseloszlás, mint a hideg klasszikus komponens többi része.

A fenti lista a Kuiper-öv keringési terének jelenleg jól definiált alstruktúráit tartalmazza. az objektumok metasztabil keringésben vannak, vagyis keringésük stabil a 100 millió és az 1 milliárd év közötti időtartam alatt. Egyesek azonban kaotikusan diffundálnak a stabil régióból. Ahogy egyre több KBO-t fedeznek fel, valószínűleg további jelentős orbitális populációk találhatók .

Azokat a KBO-kat, amelyek jelentős gravitációs kölcsönhatásban vannak a Neptunussal, “szóró KBO-knak” nevezzük. A szóródó KBO-k olyan pályákon vannak, amelyek instabilak a millió éves időkereten. Úgy gondolják, hogy ezek az objektumok átmenetileg a metastabil KBO-kból Centaur objektumokká és végül rövid ideig tartó üstökössé válnak. A szétszóródó populációt ellátó metastabil régió nem ismert, de lehet, hogy a forró klasszikusok vagy talán a visszhangzó KBO-k. Nem minden szóró pálya egyformán instabil, és annak megértése, hogy miként válik egy metastabil pályán lévő KBO rövid ideig tartó üstökössé, az aktív kutatás területe. A szórt források becsült populációja (3000–15 000 objektum, amelyek átmérője meghaladja a 100 km-t) lényegesen kisebb, mint az elméleti várakozások.

A feltárt források csekély száma miatt a KBO-k becsült száma még mindig meglehetősen bizonytalan . Különösen bizonytalan a kis (1–10 km) KBO-k száma, ha a Naprendszer ezen régiója valóban a rövid ideig tartó üstökösök tározója. Összehasonlításképpen: becslések szerint 250 aszteroida nagyobb, mint 100 km átmérőjű, és talán 1 millió nagyobb, mint 1 km. Ha a KBO-k tárgyainak száma és mérete közötti kapcsolat hasonló az aszteroidákéhoz, akkor ez több mint 100 milliárd 1 km-nél nagyobb átmérőjű forrásból álló Kuiper-öv populációt jelent. Ez az extrapoláció abból a néhány száz forrásból származik, amelyhez pontos kimutatási körülmények állnak rendelkezésre. A 300 objektum 100 milliárdra történő extrapolálása azonban jelentős bizonytalanságnak van kitéve.

Amint azt fentebb megjegyeztük, a Neptunusz bolygó erős gravitációs hatással van a Kuiper-öv pályaszerkezetére. A KBO-k orbitális eloszlásában a szerkezet kialakulásának két uralkodó modellje van. A “migrációs” modellben a Neptunusz átlagos pályatávolsága kezdetben kisebb volt (kb. 23 AU; 3,4 milliárd km). E lassú orbitális növekedés során sok KBO csapdába esett az orbitális rezonanciában a Neptunussal. Ez a modell azonban nem hozza létre a klasszikus forró komponenst , és valamilyen más folyamatnak ezért a KBO-k hajlékonyabb pályájához kell vezetnie.

Alternatív megoldásként a “Nice” modellben (amelyet annak a francia városnak neveztek el, ahol először javasolták) a Naprendszer óriásbolygói a ma láthatónál kompaktabb formában alakultak ki, és gravitációs interakció révén a Neptunust és az Uránt szétszórták jelenlegi helyükre. A Nizzai modell ésszerű ábrázolást nyújt a Kuiper-öv forró komponenséről, de kevésbé eredményes a rezonáns objektumok előállításában, és nem nyújt hideg klasszikus komponenst. a külső naprendszerben kialakuló szerkezet kialakulásának lehet e két forgatókönyv valamilyen kombinációja, vagy valamilyen teljesen más evolúciós modell.

A Kuiper öv fent leírt névleges tagjai mellett vannak még néhány KBO, akiknek a Naphoz legközelebb eső megközelítése jóval a Neptunusz hatásán kívül hagyja őket. Sedna, egy olyan objektum, amelynek legközelebbi megközelítése 76,3 AU (11,4 milliárd km), a legszélsőségesebb példa ezekre a távoli kívülállókra. Ezek a ritka objektumok (jelenleg csak két olyan objektum ismert, amelynek legközelebbi megközelítése meghaladja a 47,2 AU-t, és az átlagos Nap-távolság meghaladja a 200 AU-t (29,9 milliárd km (18,6 milliárd mérföld)) jelenleg a Kuiper-öv régiójának külső szélét vagy a belső egy teljesen új forrásállomány széle. Sednát néha a belső Oort-felhő tagjának nevezik.