Orbital delpopulationer

KBO: er klassificeras efter deras halvstora axel (medelavståndet från solen), deras periheleavstånd ( närmaste tillvägagångssättet mot solen) och lutningen av deras omloppsplan till det som bildas av solsystemets planeter. Med hjälp av dessa parametrar finns KBO: er ofta i tre distinkta omloppsunderstrukturer.

• Resonansobjekt: KBOs i medelrörelsesresonans (MMR) med Neptunus. Uppskattningsvis 55 000 KBO: ar som är större än 100 km (60 mil) i diameter kretsar kring solen i ett heltal av Neptuns omloppsperioder. Till exempel är Pluto i 3: 2 Neptune MMR och fullbordar två banor runt solen under den tid det tar Neptunus att slutföra tre. Faktum är att nästan en fjärdedel av alla MMR-objekt är i 3: 2-resonansen. Som ett erkännande av detta släktskap har dessa föremål kallats Plutinos.
• Heta klassiker: KBOs med lutningar från en bred fördelning (cirka 16 °) och med perihelavstånd på mellan 35 och 40 AU (5,2 miljarder och 6 miljarder km). Den heta klassiska befolkningen består av cirka 120 000 objekt med diametrar större än 100 km. Denna befolkning beräknas inkludera 80 000 objekt vars genomsnittliga avstånd från solen överstiger 50 AU (7,5 miljarder km) och som därför ibland kollektivt kallas det ”yttre” eller ”fristående” Kuiper-bältet.
• Kalla klassiker: KBO: er från en snäv fördelning av banlutningar (cirka 2,6 °), med genomsnittliga omloppsavstånd begränsade till 42,5–47,2 AU (6,4 miljarder – 7,1 miljarder km) och perihelavstånd jämnt fördelade mellan 38 AU (5,7 miljarder km) och 47,2 AU. Den kalla klassiska befolkningen är cirka 75 000 objekt med en diameter på 100 km och större. Inom de kalla klassikerna finns en liten delpopulation som kallas ”kärnan” på 25 000 objekt med diametrar större än 100 km. Kärnobjekten har halvaxlar mellan 43,8 och 44,4 AU (6,55 miljarder och 6,64 miljarder km), orbitala excentriciteter mellan 0,03 och 0,08 och en smal lutningsfördelning som resten av den kalla klassiska komponenten.

Listan ovan innehåller för närvarande väldefinierade underkonstruktioner av Kuiper-bältets omloppsutrymme. föremål är i metastabila banor, det vill säga deras banor är stabila över tidsskalor på 100 miljoner till 1 miljard år. Vissa kommer dock att kaotiskt diffundera ut ur den stabila regionen. När fler KBO upptäcks kommer det att finnas ytterligare betydande orbitalpopulationer. .

KBO: er som har betydande gravitationsinteraktioner med Neptun kallas ”spridande KBO: er.” Spridande KBO: er finns i banor som är instabila på miljonåriga tidsplaner. Dessa föremål tros vara i övergång från att vara metastabila KBO: er till att bli Centaur-objekt och så småningom korta kometer. Den metastabila regionen som levererar spridningspopulationen är inte känd, men det kan vara de heta klassikerna eller kanske de resonanta KBO: erna. Inte alla spridningsbanor är lika instabila, och att förstå hur en KBO i en metastabil bana blir en kortperiodkomet är ett område med aktiv forskning. Den beräknade populationen av spridningskällor (3000–15 000 objekt större än 100 km i diameter) är betydligt mindre än teoretiska förväntningar.

På grund av det lilla antalet upptäckta källor är det uppskattade antalet KBO fortfarande ganska osäkert . Särskilt osäkert är antalet små (1–10 km) KBO: er om denna region i solsystemet verkligen är reservoaren för korta kometer. Som jämförelse beräknas det finnas 250 asteroider som är större än 100 km i diameter och kanske 1 miljon större än 1 km. Om förhållandet mellan antalet objekt och storleken för KBO: er liknar det för asteroider, innebär det en total befolkning av Kuiperbältet på mer än 100 miljarder källor större än 1 km i diameter. Denna extrapolering härrör från några hundra källor för vilka exakta detektionsförhållanden är tillgängliga. Emellertid är extrapolering från 300 objekt till 100 miljarder föremål för stor osäkerhet.

Som nämnts ovan har planeten Neptun ett starkt gravitationellt inflytande över Kuiper-bältets omloppsstruktur. Det finns två rådande modeller för bildandet av struktur i KBOs orbitalfördelning. I ”migrations” -modellen var Neptuns genomsnittliga omloppsavstånd initialt mindre (cirka 23 AU; 3,4 miljarder km). Under denna långsamma omloppstillväxt fastnade många KBO i orbitalresonans med Neptun. Denna modell producerar dock inte den heta klassiska komponenten. , och någon annan process måste därför leda till mer lutande banor för KBO.

Alternativt, i ”Nice” -modellen (uppkallad efter den franska staden där den först föreslogs), bildade solens jätteplaneter i en mer kompakt konfiguration än vad som ses idag, och genom gravitationsinteraktion sprids Neptunus och Uranus till sina nuvarande platser. Nice-modellen ger en rimlig representation av Kuiper-bältets heta komponent men är mindre framgångsrik när det gäller att producera resonansföremål och ger inte en kall klassisk komponent. av strukturen i det yttre solsystemet kan vara en kombination av dessa två scenarier eller någon helt annan utvecklingsmodell.

Förutom de nominella medlemmarna i Kuiper-bältet som beskrivs ovan finns det några KBO: er vars närmaste inställning till solen lämnar dem långt utanför Neptuns inflytande. Sedna, ett objekt vars närmaste tillvägagångssätt är 76,3 AU (11,4 miljarder km), är det mest extrema exemplet på dessa avlägsna avvikare. Dessa sällsynta föremål (endast två objekt med närmaste tillvägagångssätt större än 47,2 AU och genomsnittliga solavstånd större än 200 AU (29,9 miljarder km (18,6 miljarder mil)] är för närvarande kända) kan representera den yttersta kanten av Kuiper-bältregionen eller den inre kanten av en helt ny befolkning av källor. Sedna kallas ibland medlem i det inre Oortmolnet.