Subpopulacje orbitalne

KBO są klasyfikowane według ich półśredniej osi (średniej odległości od Słońca), odległości peryhelium ( najbliższe zbliżenie do Słońca) oraz nachylenie ich płaszczyzny orbity do tej, którą tworzą planety Układu Słonecznego. Korzystając z tych parametrów, KBO często znajdują się w trzech różnych podstrukturach orbitalnych.

• Obiekty rezonansowe: KBO w rezonansie średniego ruchu (MMR) z Neptunem. Szacuje się, że 55 000 KBO o średnicy większej niż 100 km (60 mil) okrąża Słońce w całkowitym stosunku okresów orbitalnych Neptuna. Na przykład Pluton znajduje się w MMR Neptuna 3: 2, kończąc dwie orbity wokół Słońca w czasie, w którym Neptun ukończył trzy. W rzeczywistości prawie jedna czwarta wszystkich obiektów MMR znajduje się w rezonansie 3: 2. W uznaniu tego pokrewieństwa obiekty te zostały nazwane Plutinos.
• Gorące klasyki: KBO z nachyleniami wyciągniętymi z szerokiego rozkładu (około 16 °) i odległościami peryhelium między 35 i 40 jednostek AU (5,2 miliarda i 6 miliardów km). Gorąca populacja klasyczna składa się z około 120 000 obiektów o średnicy większej niż 100 km. Szacuje się, że populacja ta obejmowała 80 000 obiektów, których średnia odległość od Słońca przekracza 50 jednostek astronomicznych (7,5 miliarda km), a zatem czasami określa się je łącznie jako „zewnętrzny” lub „odłączony” pas Kuipera.
• Zimne klasyki: KBO narysowane z wąskiego rozkładu nachyleń orbity (około 2,6 °), ze średnimi odległościami orbitalnymi ograniczonymi do 42,5–47,2 AU (6,4–7,1 miliarda km) i odległościami peryhelium płynnie rozmieszczonymi między 38 AU (5,7 miliarda km) i 47,2 AU. Zimna populacja klasyczna liczy około 75 000 obiektów o średnicy 100 km i większej. W zimnych klasach znajduje się niewielka subpopulacja zwana „jądrem” składająca się z 25 000 obiektów o średnicach większych niż 100 km. Obiekty jądra mają półosiowe duże osie między 43,8 a 44,4 AU (6,55 miliarda do 6,64 miliarda km), a mimośrody orbitalne mieszczą się w zakresie od 0,03 do 0,08 , oraz wąski rozkład nachylenia, jak reszta zimnego komponentu klasycznego.

Powyższa lista zawiera obecnie dobrze zdefiniowane podstruktury przestrzeni orbitalnej pasa Kuipera. obiekty znajdują się na metastabilnych orbitach, to znaczy ich orbity są stabilne w skali czasowej od 100 milionów do 1 miliarda lat. Jednak niektóre z nich będą chaotycznie dyfundować poza stabilny region. W miarę odkrywania większej liczby KBO prawdopodobnie zostaną znalezione dodatkowe znaczące populacje na orbitach .

KBO, które mają znaczące oddziaływanie grawitacyjne z Neptunem, nazywane są „rozpraszającymi KBO”. Rozproszone KBO znajdują się na orbitach, które są niestabilne w skali miliona lat. Uważa się, że obiekty te przechodzą od bycia metastabilnymi KBO do obiektów Centaurów i ostatecznie krótkoterminowych komet. Region metastabilny, który dostarcza populację rozpraszającą, nie jest znany, ale może to być gorący klasyk lub rezonansowe KBO. Nie wszystkie orbity rozpraszające są równie niestabilne, a zrozumienie, w jaki sposób KBO na metastabilnej orbicie staje się kometą krótkotrwałą, jest obszarem aktywnych badań. Szacunkowa populacja źródeł rozpraszania (3000-15000 obiektów o średnicy większej niż 100 km) jest znacznie mniejsza niż przewidywania teoretyczne.

Ze względu na niewielką liczbę wykrytych źródeł szacunkowa liczba KBO jest nadal dość niepewna . Szczególnie niepewna jest liczba małych (1–10-km) KBO, czy ten region Układu Słonecznego jest rzeczywiście rezerwuarem komet krótkotrwałych. Dla porównania szacuje się, że istnieje 250 asteroid większych niż 100 km średnicy i być może 1 milion większych niż 1 km. Jeśli relacja między liczbą obiektów a rozmiarem dla KBO jest podobna do asteroid, oznacza to, że w Pasie Kuipera znajduje się ponad 100 miliardów źródeł o średnicy większej niż 1 km. Ta ekstrapolacja pochodzi z kilkuset źródeł, dla których dostępne są dokładne warunki wykrywania. Jednak ekstrapolacja z 300 obiektów do 100 miliardów jest obarczona znaczną niepewnością.

Jak wspomniano powyżej, planeta Neptun ma silny wpływ grawitacyjny na strukturę orbitalną pasa Kuipera. Istnieją dwa dominujące modele tworzenia struktury w orbitalnym rozkładzie KBO. W modelu „migracji” średnia odległość orbity Neptuna była początkowo mniejsza (około 23 AU; 3,4 miliarda km). Podczas tego powolnego wzrostu orbity wiele KBO zostało uwięzionych w rezonansie orbitalnym z Neptunem. Jednak model ten nie wytwarza gorącej klasycznej składowej , a zatem jakiś inny proces musi prowadzić do bardziej nachylonych orbit dla KBO.

Alternatywnie, w modelu „Nice” (nazwanym na cześć francuskiego miasta, w którym zostało po raz pierwszy zaproponowane), gigantyczne planety Układu Słonecznego uformowały się w bardziej zwartej konfiguracji niż obecnie, i poprzez oddziaływanie grawitacyjne Neptun i Uran zostały rozproszone w swoich aktualnych lokalizacjach. Model z Nicei zapewnia rozsądną reprezentację gorącego składnika pasa Kuipera, ale jest mniej skuteczny w wytwarzaniu obiektów rezonansowych i nie zapewnia zimnego komponentu klasycznego. Pełne wyjaśnienie formowania się struktury w zewnętrznym Układzie Słonecznym może być kombinacją tych dwóch scenariuszy lub zupełnie innym modelem ewolucji.

Oprócz nominalnych członków pasa Kuipera opisanych powyżej, istnieją niektóre KBO, których najbliższe zbliżenie do Słońca pozostawia je poza wpływem Neptuna. Sedna, obiekt, którego najbliższe zbliżenie wynosi 76,3 jednostki astronomicznej (11,4 miliarda km), jest najbardziej ekstremalnym przykładem tych odległych obiektów odstających. Te rzadkie obiekty (tylko dwa obiekty o najbliższym podejściu większym niż 47,2 AU i średnie odległości od Słońca większe niż 200 AU (29,9 miliarda km (18,6 miliarda mil)) są obecnie znane) mogą reprezentować bardzo zewnętrzną krawędź regionu pasa Kuipera lub wewnętrzną skraju zupełnie nowej populacji źródeł. Sedna jest czasami określana jako członek wewnętrznej chmury Oorta.