태양계에는 행성 이외에 태양 둘레에서 궤도 운동하는 행성과 유사한 천체들이 있다. 이들은 거의 구에 가까운 형태를 갖고 있지만 자신의 궤도 주변에 있는 물체를 깨끗이 제거하지 못한 천체들이다. 왜소행성의 크기와 질량의 상한값과 하한값은 명확하게 결정되어 있지 않고 있다. 그러나 하한값은 정역학적인 평형상태에 있는 천체의 모양으로부터 결정되지만 왜소행성을 구성하는 물질의 성분과 역사에 따라 그 값이 달라질 수 있다. 수년 내에 발견될 왜소행성은 약 40~50개에 이를 것으로 추산된다.
현재까지 태양계에는 5개[세레스(Ceres), 명왕성(Pluto), 에리스(Eris), 하우메아(Haumea), 그리고 마케마케(Makemake)]의 왜소행성이 알려져 있다. 과거에 세레스는 소행성으로 그리고 명왕성은 행성으로 생각되었던 천체였다. 에리스[2003 UB 313, 제나(Xena)라는 다른 이름을 갖고 있다]는 최초의 해왕성궤도통과천체이며 명왕성보다 더 큰 것으로 판명되었다.
- 명왕성
명왕성은 1930년에 미국 애리조나 주 로웰 천문대에서 수행한 광범위한 사진관측 탐색으로부터 발견되었다. 이 탐색은 천왕성과 해왕성 궤도에서 관측된 섭동을 바탕으로 하여 이미 20세기 초에 로웰에 의해 시작되었다. 마침내 톰보(Clyde Tombaugh)는 예측된 위치로부터 약 6도가 넘지 않는 곳에서 명왕성을 발견하였다. 그러나 명왕성은 천왕성이나 해왕성에게 섭동을 일으키기에는 너무나 작은 천체인 것으로 밝혀졌다. 따라서 명왕성의 발견은 순전히 우연이라고 할 수 있으며, 관측된 섭동은 실제로 존재하는 것이 아니라 과거의 관측에서 유발된 오차였던 것이다.
명왕성의 궤도는 다른 행성들의 궤도와 다르다. 명왕성의 이심률은 0.25이며 궤도경사각은 17도이다. 250년의 궤도운동 기간 중에 명왕성은 20년 동안 해왕성보다 태양으로부터 더 가까운 거리에 위치한다. 실제로 1979년에서 1999년까지 이러한 상황이 유지되었다. 그런데 명왕성이 비록 해왕성의 거리에 있더라도 명왕성은 황도면에 더 높이 위치하기 때문에 명왕성과 해왕성이 충돌할 위험은 없다. 명왕성의 공전주기는 해왕성에 대하여 3:2 공명상태에 있다.
지구상에 있는 망원경으로 관측할 때 명왕성은 다른 행성처럼 면적을 가진 구 형태로 보이지 않고, 별처럼 하나의 점으로 보인다. 이러한 사실로부터 명왕성 지름의 상한값을 알 수 있으며, 그 값은 약 3,000km로 밝혀졌다. 명왕성의 질량은 1978년 명왕성의 위성인 카론(Charon)이 발견된 후에야 알려졌는데, 지구 질량의 0.2%에 불과하다. 카론의 공전주기는 6.39일이고 이 주기는 명왕성과 카론의 ㅈ전주기와 동일하다. 명왕성과 카론은 동시에 자전하기 때문에 두 천체 간에는 항상 동일한 표면만 보이게 된다. 명왕성의 자전축은 122도 정도 기울어져 있기 때문에 공전궤도 평면과 비슷하게 위치한다.
1985~1987년 사이에 있었던 명왕성과 카론 간의 엄폐 현상으로부터 두 천체의 지름을 정확히 결정할 수 있었다. 그 결과로부터 얻어진 명왕성의 지름은 2,300km이고 카론은 1,200km이다. 명왕성의 밀도는 약 2,100kg/㎥으로 밝혀졌기 때문에, 결국 명왕성은 하나의 거대한 얼음덩어리가 아니라 질량의 2/3가 암석으로 구성된 것이다. 얼음의 양이 상대적으로 적은 이유는 행성이 물질의 부착(accretion)에 의해 생성되는 동안 온도가 낮기 때문이며, 이때 대부분의 자유 산소가 탄소와 결합하여 일산화탄소가 된다. 계산에 의해 결정된 얼음 양의 하한값은 약 30% 정도이며, 이는 실제로 명왕성에서 관측된 값과 비슷하다.
명왕성은 얇은 메탄 대기를 가지며 표면 위에 얇은 안개가 깔려 있는 것으로 생각된다. 명왕성이 근일점에서 멀어지면 대기 전체가 얼게 되어 명왕성 표면에 떨어지는 것으로 추측된다.
명왕성은 5개의 위성을 갖고 있는데 그중 2개의 위성은 2005년 허블 우주망원경에 의해 발견되었다. 이 위성들은 반시계방향으로 명왕성 주위를 공전하며, 명왕성으로부터 카론이 떨어져 있는 거리의 2배에 해당하는 거리에 위치한다. 뉴호라이즌 탐사선은 추가로 2개의 위성을 더 발견하였다.
- 세레스
세레스는 1801년 피아치(Giuseppe Piazzi)에 의해 발견된 최초의 소행성이었다. 세레스는 목성 궤도 안쪽의 소행성대에서 운동하는 소행성 중 가장 크다. 세레스의 지름은 약 1,000km로서 정유체 평형상태를 유지하기 위한 한계를 초과하고 있다. 따라서 세레스는 더 이상 소행성이 아니라 왜소행성이라고 할 수 있다.
충의 위치에서 세레스의 밝기는 7.9등급이므로 쌍안경으로 볼 수 있지만, 맨눈으로는 관측할 수 없다.
우주사선이 찍은 영상에서 반사가 크게 나타나는 몇 개의 반점을 볼 수 있다.
- 에리스
2003년에 2003 UB313으로 명명된 하나의 해왕성궤도통과천체가 발견되었다. 이 천체는 제나(Xena)라는 별칭으로 불렸는데, 이는 TV 시리즈에 등장하는 상속녀의 이름에서 따온 것이다. 제나 주위를 공전하는 위성이 발견되었고, 이 위성의 이름을 가브리엘(Gabrielle)로 불렀다. 그러나 제나와 가브리엘은 비공식적인 이름이며, 각각 에리스와 디스노미아(Dysnomia)라는 공식적인 이름을 부여받았다.
에리스의 크기는 명왕성과 비슷하지만, 그 크기는 적외선 관측으로부터 추정한 것이다. 명왕성이 행성의 지위를 유지했다면 에리스도 행성으로 분류될 만큼 큰 천체이지만, 현재 에리스는 왜소행성으로 분류된다. 에리스 궤도의 장반경은 97AU이고 공전주기는 560년이며 궤도 경사각은 45도이다.
