Quaoar est classé parmi les objets classiques de la ceinture de Kuiper, ou cubewanos, c'est-à-dire des corps qui ne sont pas principalement caractérisés par une résonance orbitale forte avec Neptune. Son orbite est relativement peu excentrique : son demi-grand axe est d'environ 43,3 unités astronomiques, tandis que son excentricité se situe autour de 0,04. Il évolue donc sur une trajectoire presque circulaire, entre environ 41,6 et 45,0 unités astronomiques du Soleil selon les paramètres orbitaux retenus. Sa période de révolution est d'environ 285 ans et son inclinaison orbitale est proche de 8° par rapport à l'écliptique. Cette configuration est particulièrement intéressante sur le plan dynamique, car elle distingue Quaoar d'objets transneptuniens à orbites très excentriques, tels que Sedna ou certains objets diffusés par les interactions gravitationnelles avec les planètes géantes. Quaoar apparaît ainsi comme un représentant relativement "régulier" de la population externe du Système solaire, même si ses propriétés physiques révèlent une histoire beaucoup plus complexe.

La taille de Quaoar a longtemps été difficile à déterminer avec précision. Les premières estimations, fondées notamment sur des observations directes et des mesures infrarouges, divergeaient fortement. Les occultations stellaires ont progressivement permis d'améliorer considérablement la connaissance de sa géométrie. Une analyse publiée en 2026, fondée sur 37 occultations stellaires au total, dont 28 événements observés entre 2018 et 2025, propose un diamètre volumétrique équivalent de 1094,4 ± 4,6 km. Le corps présente une forme légèrement aplatie, avec des demi-axes équatoriaux d'environ 566 km et un demi-axe polaire d'environ 511 km. Son aplatissement polaire est estimé à près de 0,10. Ces données récentes sont particulièrement importantes, car elles permettent de relier directement la forme de Quaoar à sa rotation et à sa structure interne.

Quaoar est souvent décrit comme un objet de taille comparable à environ la moitié de celle de Pluton, mais cette comparaison doit être maniée avec prudence : la taille ne suffit pas à déterminer la nature physique ou la classification dynamique d'un corps. La question de son statut de planète naine est d'ailleurs scientifiquement intéressante. L'Union astronomique internationale définit une planète naine comme un corps céleste en orbite autour du Soleil, suffisamment massif pour que sa propre gravité lui confère une forme presque sphérique, mais qui n'a pas nettoyé son voisinage orbital. Quaoar satisfait clairement le critère de l'orbite solaire et celui d'une forme proche de l'équilibre hydrostatique; cependant, son statut officiel de planète naine n'est pas formellement établi par une résolution spécifique de l'UAI. Les travaux récents sur sa forme et sa densité renforcent néanmoins l'hypothèse selon laquelle il s'agit d'un corps suffisamment massif pour être considéré comme une planète naine au sens physique du terme. L'analyse de 2026 estime sa densité à 1,76 ± 0,11 g·cm⁻³ et montre que cette valeur est compatible, dans les incertitudes, avec une configuration d'équilibre hydrostatique de type Maclaurin.

La rotation de Quaoar constitue un autre élément essentiel pour comprendre sa structure. Sa période de rotation est d'environ 8,84 heures selon les données récentes utilisées pour l'étude de sa forme. Une telle rotation est suffisamment rapide pour contribuer à l'aplatissement du corps par effet centrifuge. Dans le modèle d'un ellipsoïde fluide en équilibre hydrostatique, la vitesse de rotation, la densité et la forme sont liées par les équations de l'équilibre gravitationnel. Le fait que les estimations de densité obtenues à partir de la masse et du volume soient compatibles avec celles déduites de la forme et de la rotation suggère que Quaoar pourrait avoir atteint un état de relaxation gravitationnelle relativement avancé. Cela ne signifie pas nécessairement que son intérieur soit homogène : il est vraisemblable que le corps présente une différenciation partielle entre une composante rocheuse et une enveloppe riche en glaces.

La densité de Quaoar est en effet supérieure à celle de la glace d'eau pure, mais inférieure à celle de nombreuses roches silicatées. Cette valeur indique probablement une composition mixte, dominée par un assemblage de matériaux rocheux et de glaces. Les observations spectroscopiques ont révélé la présence de glace d'eau cristalline à la surface, ainsi que de composés hydratés et d'autres espèces volatiles. La présence de glace d'eau cristalline est particulièrement intéressante dans l'environnement extrêmement froid de la ceinture de Kuiper. À de très basses températures, la glace amorphe est généralement favorisée par certaines conditions de formation et d'irradiation; la présence de glace cristalline peut donc témoigner d'un processus de recristallisation relativement récent à l'échelle géologique. Parmi les mécanismes envisagés figurent un échauffement interne, des impacts ou une activité cryovolcanique ancienne. Les interprétations spectrales de Quaoar ont ainsi contribué à l'idée que les objets transneptuniens de grande taille ne sont pas nécessairement des corps géologiquement inertes.

Les observations réalisées avec le télescope spatial James-Webb ont également permis de replacer Quaoar dans le contexte comparatif des grands objets de la ceinture de Kuiper. Les études spectroscopiques dans l'infrarouge proche s'intéressent notamment à la répartition des glaces volatiles et à la chimie de surface de ces corps. Quaoar est particulièrement intéressant parce qu'il occupe une position intermédiaire entre les objets qui conservent d'importantes quantités de glaces volatiles et ceux dont la surface a été largement transformée par leur histoire thermique et dynamique. La présence éventuelle et la distribution de molécules volatiles comme le méthane constituent donc des indicateurs de la capacité gravitationnelle du corps à retenir des espèces très volatiles sur des milliards d'années.

L'une des caractéristiques les plus remarquables de Quaoar est son système d'anneaux. Le satellite Weywot, découvert en 2007, a d'abord constitué le principal élément connu de son environnement gravitationnel. Des observations d'occultations stellaires ont ensuite révélé un anneau dense et irrégulier, désigné Q1R, situé à environ 4057 km du centre de Quaoar. En 2023, les observations ont conduit à l'identification d'un second anneau, Q2R, à environ 2520 km, sous l'hypothèse d'une structure circulaire et coplanaire avec le premier. Q1R présente une largeur caractéristique de quelques kilomètres et une opacité optique normale pouvant atteindre environ 0,4, tandis que Q2R est beaucoup plus ténu, avec une opacité de l'ordre de 0,004.

La découverte de ces anneaux a profondément renouvelé l'intérêt scientifique porté à Quaoar, car ils se trouvent au-delà de la limite de Roche classique. La limite de Roche correspond, de manière simplifiée, à la distance en dessous de laquelle les forces de marée exercées par le corps central peuvent empêcher l'accrétion d'un satellite à partir de débris gravitationnellement liés. Dans le modèle classique, un anneau situé à l'intérieur de cette limite est favorisé, car les particules y sont empêchées de s'agréger en lune. À l'extérieur, au contraire, les collisions et la gravité devraient théoriquement favoriser la coagulation des particules en un corps plus important. Le système de Quaoar constitue donc une anomalie apparente : ses anneaux persistent à des distances où les modèles classiques prédisent plutôt la formation d'un satellite. Cette situation remet en question l'idée selon laquelle la limite de Roche suffirait à déterminer la localisation et la stabilité des anneaux.

Plusieurs mécanismes dynamiques sont étudiés pour expliquer cette configuration. Les résonances orbitales, les perturbations gravitationnelles de Weywot, la forme non parfaitement sphérique de Quaoar et l'existence éventuelle de petits satellites peuvent contribuer à empêcher l'accrétion des particules. Des travaux récents suggèrent notamment que l'aplatissement et l'ellipticité de Quaoar peuvent provoquer une excitation orbitale non résonante suffisante pour limiter la coagulation des matériaux de l'anneau. L'étude de 2026 consacrée à la dynamique du système examine également une structure opaque détectée lors d'une occultation de 2025, qui pourrait correspondre à un petit satellite ou à un arc dense. Les auteurs considèrent qu'une interprétation par un satellite est dynamiquement plus cohérente qu'un arc durable confiné par un corps coorbital invisible, même si la nature exacte de cette structure demeure un sujet de recherche.

L'existence de Weywot est par ailleurs essentielle pour déterminer la masse de Quaoar. En observant l'orbite du satellite, les astronomes peuvent appliquer la troisième loi de Kepler généralisée et déduire le paramètre gravitationnel du système. Cette méthode est particulièrement précieuse pour les objets transneptuniens, dont la masse est difficile à mesurer directement. La combinaison de la masse dérivée de l'orbite de Weywot et du volume obtenu par occultation permet donc d'estimer la densité moyenne de Quaoar avec une précision nettement supérieure à celle des premières évaluations.

Sur le plan de l'histoire du Système solaire, Quaoar constitue un objet particulièrement instructif. Sa trajectoire presque circulaire suggère qu'il n'a pas subi les mêmes épisodes de diffusion gravitationnelle que les objets transneptuniens fortement excentriques. Sa taille relativement importante indique qu'il s'est formé dans une région où l'accrétion de planétésimaux a pu produire des corps de plusieurs centaines de kilomètres. Sa composition et ses indices d'évolution de surface témoignent cependant d'une histoire thermique et géologique qui ne peut être réduite à celle d'un simple "bloc de glace". Quaoar se situe ainsi à l'interface entre la planétologie comparée et l'étude des petits corps : il possède une structure suffisamment complexe pour être rapproché des planètes naines, mais il demeure un membre de la population dynamique de la ceinture de Kuiper.