Orbitale Subpopulationen

KBOs werden nach ihrer Hauptachse (der mittleren Entfernung von der Sonne), ihrer Perihelentfernung (der engste Annäherung an die Sonne) und die Neigung ihrer Umlaufbahn zu der von den Planeten des Sonnensystems gebildeten. Unter Verwendung dieser Parameter werden KBOs häufig in drei verschiedenen orbitalen Substrukturen gefunden.

• Resonante Objekte: KBOs in mittlerer Bewegungsresonanz (MMR) mit Neptun. Schätzungsweise 55.000 KBOs mit einem Durchmesser von mehr als 100 km (60 Meilen) umkreisen die Sonne in einem ganzzahligen Verhältnis der Neptun-Umlaufzeiten. Zum Beispiel befindet sich Pluto im 3: 2-Neptun-MMR und absolviert zwei Umlaufbahnen um die Sonne in der Zeit, die Neptun benötigt, um drei zu absolvieren. Tatsächlich befindet sich fast ein Viertel aller MMR-Objekte in der 3: 2-Resonanz. In Anerkennung dieser Verwandtschaft wurden diese Objekte als Plutinos bezeichnet.
• Heiße Klassiker: KBOs mit Neigungen aus einer weiten Verteilung (ca. 16 °) und mit Perihelabständen zwischen 35 und 40 AU (5,2 Milliarden und 6 Milliarden km). Die heiße klassische Bevölkerung besteht aus ungefähr 120.000 Objekten mit Durchmessern von mehr als 100 km. Diese Population umfasst schätzungsweise 80.000 Objekte, deren mittlere Entfernung von der Sonne 50 AU (7,5 Milliarden km) überschreitet und die daher manchmal gemeinsam als „äußerer“ oder „losgelöster“ Kuipergürtel bezeichnet werden.
• Kalte Klassiker: KBOs, die aus einer engen Verteilung der Umlaufbahnneigungen (ca. 2,6 °) stammen, wobei die mittleren Umlaufbahnen auf 42,5–47,2 AU (6,4 Mrd. – 7,1 Mrd. km) und die Perihelabstände gleichmäßig zwischen 38 AU verteilt sind (5,7 Milliarden km) und 47,2 AU. Die kalte klassische Bevölkerung besteht aus ungefähr 75.000 Objekten mit Durchmessern von 100 km und mehr. Innerhalb der kalten Klassiker befindet sich eine kleine Subpopulation, die als „Kernel“ von 25.000 Objekten mit Durchmessern von mehr als 100 km bezeichnet wird. Die Kernelobjekte haben Halbachsen zwischen 43,8 und 44,4 AE (6,55 Milliarden und 6,64 Milliarden km) und Exzentrizitäten der Umlaufbahn zwischen 0,03 und 0,08 und eine enge Neigungsverteilung wie der Rest der kalten klassischen Komponente.

Die obige Liste enthält die derzeit genau definierten Unterstrukturen des Orbitalraums des Kuipergürtels Objekte befinden sich in metastabilen Umlaufbahnen, dh ihre Umlaufbahnen sind über Zeitskalen von 100 Millionen bis 1 Milliarde Jahren stabil. Einige werden jedoch chaotisch aus der stabilen Region diffundieren. Wenn mehr KBOs entdeckt werden, werden wahrscheinlich weitere signifikante Orbitalpopulationen gefunden

KBOs, die signifikante Gravitationswechselwirkungen mit Neptun aufweisen, werden als „streuende KBOs“ bezeichnet. Streu-KBOs befinden sich auf Umlaufbahnen, die auf Zeitskalen von Millionen Jahren instabil sind. Es wird angenommen, dass sich diese Objekte im Übergang von metastabilen KBOs zu Centaur-Objekten und schließlich zu kurzperiodischen Kometen befinden. Die metastabile Region, die die Streupopulation versorgt, ist nicht bekannt, aber es können die heißen Klassiker oder vielleicht die resonanten KBOs sein. Nicht alle Streubahnen sind gleichermaßen instabil, und das Verständnis, wie ein KBO in einer metastabilen Umlaufbahn zu einem kurzperiodischen Kometen wird, ist ein Bereich aktiver Forschung. Die geschätzte Population von Streuquellen (3.000–15.000 Objekte mit einem Durchmesser von mehr als 100 km) liegt erheblich unter den theoretischen Erwartungen.

Aufgrund der geringen Anzahl erkannter Quellen ist die geschätzte Anzahl von KBOs immer noch recht ungewiss . Besonders ungewiss ist die Anzahl der kleinen (1–10 km) KBOs, wenn diese Region des Sonnensystems tatsächlich das Reservoir für kurzperiodische Kometen ist. Zum Vergleich gibt es schätzungsweise 250 Asteroiden mit einem Durchmesser von mehr als 100 km und vielleicht 1 Million Asteroiden mit einem Durchmesser von mehr als 1 km. Wenn das Verhältnis zwischen der Anzahl der Objekte und der Größe für KBOs dem von Asteroiden ähnlich ist, bedeutet dies eine Gesamtpopulation des Kuipergürtels von mehr als 100 Milliarden Quellen mit einem Durchmesser von mehr als 1 km. Diese Extrapolation wird aus den wenigen hundert Quellen abgeleitet, für die genaue Erfassungsumstände verfügbar sind. Die Extrapolation von 300 Objekten auf 100 Milliarden unterliegt jedoch erheblichen Unsicherheiten.

Wie oben erwähnt, hat der Planet Neptun einen starken Einfluss der Gravitation auf die Orbitalstruktur des Kuipergürtels. Es gibt zwei vorherrschende Modelle für die Strukturbildung in der Orbitalverteilung von KBOs. Im „Migrations“ -Modell war die mittlere Orbitalentfernung von Neptun anfangs kleiner (etwa 23 AU; 3,4 Milliarden km). Während dieses langsamen Orbitalwachstums wurden viele KBOs in der Orbitalresonanz mit Neptun gefangen. Dieses Modell erzeugt jedoch nicht die heiße klassische Komponente und ein anderer Prozess muss daher zu geneigten Umlaufbahnen für KBOs führen.

Alternativ dazu bildeten sich im Modell „Nizza“ (benannt nach der französischen Stadt, in der es erstmals vorgeschlagen wurde) die Riesenplaneten des Sonnensystems in einer kompakteren Konfiguration als heute Durch Gravitationswechselwirkung wurden Neptun und Uranus an ihre aktuellen Positionen gestreut. Das Nizza-Modell liefert eine vernünftige Darstellung der heißen Komponente des Kuipergürtels, ist jedoch bei der Herstellung der Resonanzobjekte weniger erfolgreich und liefert keine kalte klassische Komponente. Eine vollständige Erklärung Die Bildung der Struktur im äußeren Sonnensystem kann eine Kombination dieser beiden Szenarien oder ein völlig anderes Evolutionsmodell sein.

Zusätzlich zu den oben beschriebenen nominellen Elementen des Kuipergürtels gibt es Einige KBOs, deren Annäherung an die Sonne sie weit außerhalb des Einflusses von Neptun lässt. Sedna, ein Objekt mit einer Annäherung von 76,4 AE (11,4 Milliarden km), ist das extremste Beispiel für diese entfernten Ausreißer. Diese seltenen Objekte (derzeit sind nur zwei Objekte mit nächstgelegenen Annäherungen von mehr als 47,2 AE und mittleren Sonnenentfernungen von mehr als 200 AE (29,9 Milliarden km) bekannt) können den äußersten Rand der Kuipergürtelregion oder den inneren darstellen Rand einer völlig neuen Population von Quellen. Sedna wird manchmal als Mitglied der inneren Oort-Wolke bezeichnet.