Pluto

Oppdagelse

På 1840-tallet brukte Urbain Le Verrier klassisk mekanikk for å forutsi plasseringen av den til da uoppdagede planeten Neptun etter å ha analysert perturbasjoner (uregelmessigheter) i Uranus' bane. Etterfølgende observasjoner av Neptun sent på 1800-tallet fikk astronomer til å spekulere i at Uranus' bane ble forstyrret av en annen planet utenom Neptun.
I 1906 startet Percival Lowell, mannen som i 1894 grunnla Lowell-observatoriet i Flagstaff i Arizona, et omfattende prosjekt for leting etter en mulig niende planet. Han kalte denne for «Planet X», og før 1909 hadde Lowell og William Henry Pickering foreslått flere mulige himmelkoordinater for en slik planet. Lowell fortsatte letingen sammen med observatoriet frem til hans død i 1916, men til ingen nytte. Uten at Lowell visste det hadde imidlertid observatoriet tatt to svake bilder av Pluto 19. mars 1915, men klarte ikke å gjenkjenne hva det var. Lowell var ikke den første som ikke visste at det var Pluto som ble fotografert. Der finnes seksten kjente før-oppdagelser, hvor den eldste ble gjort av Yerkes-observatoriet 20. august 1909.
På grunn av en ti år lang juridisk kamp mot Constance Lowell, Percivals enke, som forsøkte å få observatoriets andel på av hans arv til seg selv, ble ikke letingen etter Planet X gjenopptatt før i 1929. Direktøren Vesto Melvin Slipher overlot da jobben til Clyde Tombaugh, en 23-åring fra Kansas som akkurat hadde kommet til Lowell-observatoriet og som hadde imponert Slipher med noen av sine astronomiske tegninger.
Tombaughs oppgave var å systematisk avbilde nattehimmelen med parvise fotografier tatt med to ukers mellomrom. Han skulle deretter gjennomsøke hvert par og avgjøre om noen objekter hadde forflyttet seg. Ved hjelp av et blinkmikroskop skiftet han raskt frem og tilbake mellom bildene på hver av platene for å skape en illusjon av bevegelse for objekter som hadde endret posisjon eller utseende mellom fotografiene. 18. februar 1930, etter nesten et år med leting, oppdaget Tombaugh et mulig bevegende objekt på fotografiske plater fra 23. og 29. januar samme år. Et fotografi av lavere kvalitet fra 21. januar bekreftet bevegelsen. Etter at observatoriet hadde fått ytterligere bekreftende fotografier, ble nyheten om oppdagelsen telegrafert til Harvard College Observatory 13. mars 1930.

Navn

Oppdagelsen av Pluto førte til overskrifter over hele verden. Lowell-observatoriet som hadde retten til å navngi objektet mottok over 1 000 forslag fra hele verden. Tombaugh oppfordret Slipher til å foreslå et navn for det nye objektet raskt før noen andre gjorde det. Constance Lowell foreslo Zevs, så Percival og til slutt Constance. Disse forslagene ble imidlertid tilsidesatt.
Navnet Pluto ble foreslått av Venetia Burney (1918–2009), en elleve år gammel skolejente i Oxford, England. Burney interesserte seg for klassisk mytologi så vel som astronomi, og hun anså navnet som kom fra guden for underverdenen passende for en slik tilsynelatende mørk og kald verden. Hun foreslo det i en samtale med sin bestefar, som var bibliotekar ved University of Oxfords Bodleian Library. Bestefaren brakte navnet videre til professor Herbert Hall Turner som brakte navnet videre til sine kolleger i USA.
Objektet ble offisielt navngitt 24. mars 1930. Hvert medlem av Lowell-observatoriet fikk muligheten til å stemme over tre utvalgte navn: Minerva (som allerede var navnet på en asteroide), Kronos (som hadde mistet ryktet gjennom å være foreslått av den upopulære astronomen Thomas Jefferson Jackson See), og Pluto. Pluto fikk alle stemmene, og 1. mai 1930 ble navnet offentliggjort. I forkant av offentliggjøringen ga Madan Venetia fem pund (tilsvarende ca. 234 pund i 2012) som belønning.
Valget av navn var delvis inspirert av det faktum at de første to bokstavene i Pluto også er initialene til Percival Lowell, og at Plutos astronomisk symbol () er et monogram konstruert av bokstavene 'PL'. Plutos astrologiske symbol ligner Neptuns (), men har en sirkel i stedet for den det midterste gaffeltinden på treforken ().
Navnet ble snart omfavnet av bredere kultur. I 1930 introduserte Walt Disney en følgesvenn for Mikke Mus som han kalte Pluto, tilsynelatende oppkalt etter himmellegemet selv om Disney-animatøren Ben Sharpsteen ikke bekreftet hvorfor navnet ble gitt. I 1941 oppkalte Glenn T. Seaborg det nylig skapte grunnstoffet plutonium etter Pluto, i tråd med tradisjonen med å navngi grunnstoffer etter nyoppdagede planeter. Han fulgte da etter uran som var oppkalt etter Uranus og neptunium som var oppkalt etter Neptun.
I kinesisk, japansk og koreansk ble navnet oversatt som underverdenens kongestjerne (冥王星), Flere andre ikke-europeiske språk bruker en translitterasjon av «Pluto» som navn på himmellegemet; noen indiske språk bruker en form for Jama, vokteren av helvete i hinduistisk mytologi, slik som gujaratisk Yamdev.

Omløp og rotasjon

Plutos omløpstid er 248 år. Banens egenskaper er vesentlig forskjellig fra de av planetene som følger nærmest sirkulære baner rundt solen, nær et flatt plan som kalles ekliptikken. I kontrast har Pluto en svært inklinert (vippet/tiltet) bane i forhold til ekliptikken (over 17°) og er svært eksentrisk (elliptisk). Denne høye eksentrisiteten betyr at en liten region av Plutos bane ligger nærmere solen enn Neptun. Barysenteret til Pluton-Charon-systemet kom i perihelium 5. september 1989, og var sist nærmere solen enn Neptun mellom 7. februar 1979 og 11. februar 1999.
Over lang tid er Plutos bane faktisk kaotisk. Datasimuleringer kan brukes for å forutsi posisjonen for flere millioner år (både fremover og bakover i tid), men for intervaller lengre enn Ljapunovtiden på 10–20 millioner år blir kalkulasjonene spekulative: Plutos lille størrelse gjør den følsom for umålbare små detaljer i solsystemet – faktorer som er vanskelige å forutsi vil gradvis forstyrre banen. Milliarder av år fra nå kan Pluto godt befinne seg i aphelium, i perihelium eller hvor som helst i mellom uten noen måte for oss å fastslå hvor. Dette betyr ikke at Plutos bane i seg selv er ustabil, men Plutos poisjon i banen er umulig å fastslå så langt frem. Flere resonanser og andre dynamiske effekter holder Plutos bane stabil og trygg for planetkollisjoner eller spredning.

Forhold til Neptun

Til tross for at Plutos bane ser ut til å krysse Neptuns bane sett direkte ovenfra ligger de to banene slik at de aldri kan kollidere eller til og med komme nær hverandre. Det finnes flere grunner til dette.
På enkleste nivå kan man undersøke de to banene og se at de ikke møtes. Når Pluto er nærmest solen, og dermed nærmest Neptuns bane sett ovenfra, er den også høyest over Neptuns bane. Plutos bane passerer ca. 8 AE over Neptuns, og unngår dermed en kollisjon. Plutos oppstigende og nedstigende knuter, punktene hvor banen krysser ekliptikken, er i dag adskilt fra Neptuns med over 21°.
Dette alene er ikke tilstrekkelig for å beskytte Pluto; perturbasjon fra planeter – spesielt Neptun – kan endre aspektene ved Plutos bane – deriblant banepresesjonen – over millioner av år slik at en kollisjon kan være mulig. En annen mekanisme, eller mekanismer, må derfor også være virksomme. Den mest betydelige av disse er at Pluto ligger i 3:2-resonansen med Neptun. Det vil si at for hvert tredje runde Neptun går rundt solen, går Pluto to. De to objektene returnerer så til sine opprinnelige posisjoner og syklusen gjentas med ca. 500 års mellomrom. Dette mønsteret er slik at i hver syklus er Neptun over 50° bak Pluto første gang Pluto er nære perihelium. Ved Plutos andre perihelium vil Neptun ha fullført ytterligere en og en halv rundt, og vil derfor være tilsvarende foran Pluto. Den minste avstanden mellom Pluto og Neptun er over 17 AE, og Pluto kommer faktisk nærmere Uranus (11 AE) enn den kommer Neptun.
3:2-resonansen mellom de to legemene er svært stabil og har eksistert i flere millioner år. Dette forhindrer at banene endres i forhold til hverandre, og syklusen gjentas alltid på samme måte slik at de to legemene aldri kan passere nær hverandre. Selv om Plutos bane ikke var så høyt inklinert, kunne de to legemene aldri ha kollidert.

Andre faktorer

Numeriske studier har vist at over perioder på millioner av år endres ikke den generelle karakteren av justeringen mellom Plutos og Neptuns baner. Det er flere andre resonanser og interaksjoner som styrer detaljene i de relative bevegelsene og som forbedrer Plutos stabilitet. Disse oppstår hovedsakelig fra to andre mekanismer (i tillegg til 3:2-baneresonansen).
For det føste librerer Plutos perihelargument, vinkelen mellom punktet hvor den krysser ekliptikken og punktet hvor den er nærmest solen, ca. 90°. Det betyr at når Pluto er nærmest solen er den samtidig høyest over solsystemets plan og forhindrer møter med Neptun. Dette er en direkte konsekvens av Kozai-mekanismen, som relaterer en banes eksentrisitet til inklinasjonen til et større perturberende legeme – i dette tilfellet Neptun. I forhold til Neptun er amplituden av librasjonen 38°, og derfor er vinkelseparasjonen til Plutos perihelium til Neptuns bane alltid større enn 52° (90°-38°). Den nærmeste av slike vinkelseparasjoner oppstår hvert 10 000 år.
For det andre er lengden av de oppstigende knutene for de to legemene – punktene hvor de krysser ekliptikken – i nær resonans med ovennevnte librasjon. Når de to lengdene er den samme – det vil si når man kan trekke en rett linje gjennom begge knutene og solen – ligger Plutos perihelium nøyaktig på 90° og kommer på det nærmeste solen samtidig som det høyeste punktet over Neptuns bane. Med andre ord må Pluto være lengst forbi Neptuns bane når den er nærmest å skjære den. Dette er kjent som 1:1-superresonansen og kontrolleres av alle de jovianske planetene.
For å forstå naturen av en librasjon, forestill deg en polar synsvinkel hvor men ser ned på ekliptikken fra et fjernt utsiktspunkt hvor planeten går i bane mot klokken. Etter å ha passert oppstigende knute ligger Pluto innenfor Neptuns bane samtidig som den beveger seg raskere og nærmer seg Neptun bakfra. De sterke gravitasjonskreftene mellom de to fører til at drivmoment blir overført til Pluto på bekostning av Neptun. Dette flytter Pluto inn i en noe større bane hvor den ifølge Keplers tredje lov beveger seg noe tregere. Etter som banen endrer seg, har dette en gradvis effekt på endringen av perisenteret og lengdene til Pluto (og, i mindre grad, til Neptun). Etter mange slike repetisjoner bremses Pluto tilstrekkelig ned, samtidig som Neptun øker farten tilstrekkelig til at Neptun begynner å ta igjen Pluto på den andre siden av banen (nære den motsatte knuten av hvor vi begynte). Prosessen er da reversert, og det er Pluto som mister drivmoment til Neptun frem til Pluto har fått tilstrekkelig fart til å ta igjen Neptun ved den opprinnelige knuten. Hele denne prosessen tar ca. 20 000 år å fullføre.

Rotasjon

Plutos rotasjonsperiode, det vil si døgnet på Pluto, tilsvarer 6,39 dager på jorden. Akkurat som Uranus roterer Pluto på «siden» i sitt baneplan, og har en aksehelning på 120°. Dette medfører at sesongvariasjonene er ekstreme. Under solverv er en fjerdedel av overflaten i kontinuerlig dagslys mens en annen fjerdedel er i kontinuerlig mørke.

Fysiske egenskaper

Plutos avstand fra jorden gjør undersøkelser i dybden vanskelig. Mange detaljer rundt Pluto vil forbli ukjente frem til 2015 når New Horizons forventes å nå frem til planeten.

Utseende og overflate

Plutos visuelle tilsynelatende størrelsesklasse er i snitt 15,1, og er på sitt lyseste 13,65 ved perihelium. For å se Pluto må man bruke et teleskop, helst med 30 cm (12 tommer) blenderåpning. På grunn av at vinkeldiameteren bare er 0,11" ser planeten stjernelignende ut og uten en synlig skive også i store teleskoper.
De tidligste kartene over Pluto fra slutten av 1980-tallet var kart over lysstyrke skapt fra nærobservasjoner av formørkelser fra den største månen, Charon. Observasjonene ble laget av endringene i den totale gjennomsnittlige lysstyrken til Pluto-Charon-systemet i løpet av formørkelsene. For eksempel gjør en formørkelse av en lys flekk på Pluto en større endring i den totale lysstyrken enn formørkelsen av en mørk flekk. Databehandling av mange slike observasjoner kan brukes til å lage et lysstyrkekart. Denne metoden kan også spore endringer i lysstyrke over tid.
Nåværende kart har blitt prodsert av bilder fra Hubble-teleskopet (HST) som gir den høyeste oppløsningen som er tilgjengelig. Dette gir betydelig mer detaljerte kart som avslører variasjoner på flere hundre kilometere på tvers, inkludert polregioner og store lyse flekker. Kartene produseres av komplekse dataprosesser som finner de best passende prosjekterte kartene for de få pikslene til Hubble-bildene. De to kameraene ombord på Hubble-teleskopet som ble brukt til disse kartene er ikke lengre i drift, så disse vil sannsynligvis forbli de mest detaljerte kartene frem til New Horizons forbiflyvning i 2015.
Sammen med Plutos lyskurve og de periodiske variasjonene i det infrarøde spektrumet, avslører disse kartene at Plutos overflate er bemerkelsesverdig variert med store endringer i både lysstyrke og farge. Pluto er et av de mest kontrastfylte legemene i solsystemet, med like mye kontrast som Saturns måne Iapetus. Fargen varierer mellom kullsvart, mørk oransje og hvit; Buie et al. uttrykker det som «betydelig mindre rødt enn Mars, og mye mer lik de fargetonene som kan ses på Io med en noe mer oransje tone».
Plutos overflate har endret seg mellom 1994 og 2002–3. Den nordlige polregionen har blitt lysere og den sørlige mørkere. Plutos generelle rødhet har også økt betydelig mellom 2000 og 2002. Disse raske endringene er sannsynligvis relatert til sesongmessig kondensasjon og sublimasjon av deler av atmosfæren forsterket av Plutos ekstreme aksehelning og høye baneeksentrisitet.
Spektroskopiske analyser av Plutos overflate avslører at den er sammensatt av mer enn 98 % nitrogenis med spor av metan og karbonmonoksid. Siden av Pluto som vender mot Charon inneholder mer metanis mens den motsatte siden inneholder mer nitrogenis og karbonmonoksidis.

Struktur

Observasjoner av Hubble-teleskopet plasserer Plutos tetthet mellom 1,8–2,1 g/cm³ og antyder at den indre sammensetningen består av omtrent 50–70 % bergarter og 30–50 % is per masse. På grunn av at radioaktiv nedbryting av mineraler til slutt vil varme opp isen tilstrekkelig til at bergartene kan skilles fra isen forventer forskere at Plutos indre struktur er differensiert. De forventer da at bergmaterialene har satt seg i en kompakt kjerne omgitt av en mantel av is. Diameteren på kjernen forventes å være rundt 1 700 km – eller ca. 70 % av Plutos diameter. Det er mulig at en slik oppvarming pågår i dag, og at den skaper et underjordisk hav av flytende vann omtrent 100–180 km tykt i området rundt grensen mellom kjernen og mantelen. DLRs institutt for planetologi beregnet at Plutos tetthet til radius-forhold ligger i en overgangssone, sammen med Neptun-månen Triton, mellom isete satellitter som de mellomstore uranus- og saturnmånene og bergartmåner slik som Jupiters Europa.

Atmosfære

Plutos atmosfære består av en tynn kappe av nitrogen-, metan- og karbonmonoksidgasser som er avledet fra iser av disse substansene på overflaten. Overflatetrykket går fra 6,5-24 μbar. Plutos elongerte banen er forutsagt å ha en stor påvirkning på atmosfæren. Siden Pluto beveger seg bort fra solen, vil atmosfæren gradvis fryse og falle ned på bakken. Når Pluto er nærmere solen, øker temperaturen på Plutos faste overflate og forårsaker at isene sublimerer til gass. Dette skaper en antidrivhuseffekt; akkurat som svette kjøler kroppen når den fordamper fra overflaten av huden, kjøler denne sublimasjonen overflaten av Pluto. Forskere som bruker Submillimeter Array har nylig oppdaget at Plutos temperatur er ca. 43 K (-230 °C), 10 K kaldere enn hva som ellers var forventet.
Tilstedeværelsen av metan, en kraftig klimagass, i Plutos atmosfære fører til en temperaturinversjon med gjennomsnittlige temperaturer 36 K høyere 10 km over overflaten. Den lavere atmosfæren inneholder en høyere konsentrasjon av metan enn den øvre atmosfæren.
De første bevisene for Plutos atmosfære ble første antydet av N. Brosch og H. Mendelseon ved Wise-observatoriet i Israel i 1985, og den ble definitivt påvist av Kuiper Airborne Observatory in 1988 fra observasjoner av okkultasjoner av stjerner ved Pluto. Når et objekt uten atmosfære beveger seg inn foran en stjerne vil stjernen plutselig forsvinne; i tilfellet med Pluto ble stjernen gradivs dimmet bort. Ut fra mengden dimming ble det atmosfæriske trykket fastsatt til 0,15 pascal, omtrent 1/700 000 av jordens.
I 2002 ble en annen okkultasjon av en stjerne ved Pluto observert og analysert av lag ledet av Bruno Sicardy ved Parisobservatoriet, James L. Elliot ved MIT, og Jay Pasachoff ved Williams College. Overraskende ble det atmosfæriske trykket estimert til å være 0,3 pascal, selv om Pluto var lengre fra solen enn i 1988 og dermed skulle ha vært kaldere og hatt en mindre tett atmosfære. En forklaring på dette avviket er at i sørpolen kom ut av skyggen for første gang på 120 år i 1987, og at dette førte til at ekstra nitrogen sublimerte fra polkappene Det vil ta tiår for dette overskytende nitrogenet å fordampe ut av atmosfæren siden det fryser på iskappene på nordpolen som nå befinner seg i kontinuerlig mørke. Topper i dataene fra den samme studien avslørte hva som kan være de første bevisene for vind i Plutos atmosfære. En annen stjerneokkultasjon ble observert av et MIT-Williams College-lag bestående av James Elliot og Jay Pasachoff sammen med et lag fra Southwest Research Institute ledet av Leslie Young fra steder i Australiea 12. juni 2006.
I oktober 2006 annonserte Dale Cruikshank fra NASA/Ames Research Center (en medforsker på New Horizons) og hans kolleger den spektroskopiske oppdagelsen av etan på Plutos overflate. Denne etanen produseres fra fotolyse eller radiolyse (det vil si kjemisk konvertering drevet av sollys og ladede partikler) av frossen metan på Plutos overflate og suspendert i atmosfæren.

Måner

Pluto har fem kjente naturlige satellitter: Charon, først oppdaget i 1978 av astronomen James Christy; Nix og Hydra, begge oppdaget i 2005; Kerberos, identifisert av Hubble-teleskopet i 2011, og Styx oppdaget i 2012.
De plutonske månene ligger uvanlig nær Pluto sammenlignet med andre observerte systemer. Månene kan potensielt gå i bane rundt Pluto opp til 53 % (eller 69 % hvis retrograde) av Hill-sfæren, den stabilde gravitasjonelle sonen av Plutos påvirkning. For eksempel går månen Psamathe i bane rundt Neptun ved 40 % av Hill-radien. I tilfellet med Pluto er bare de indre 3 % av sonen kjent å være okkupert av satellitter. I oppdagerers begreper fremstår det plutonske systemet å være «svært kompakt og stort sett tomt» selv om andre har påpekt muligheten for ytterligere objekter, inkludert et lite ringsystem.

Charon

Pluto-Charon-systemet er bemerkelseverdig ved å være et av solsystemets få binærsystemer, definert som de hvor barysenteret ligger over primærlegemets overflate (617 Patroclus er et mindre eksempel, solen og Jupiter er det eneste som er større). Dette og den store størrelsen på Charon i forhold til Pluto har ført til at noen astronomer kaller systemet for en dobbel dvergplanet.
Systemet er også uvanlig blant planetsystemer i det at hver av dem er tidevannslåst til den andre: Charon har alltid den samme siden vendt mot Pluto, og Pluto har alltid den samme siden vendt mot Charon. Det vil si at fra en hvilken som helst posisjon på et av legemene er den andre alltid på samme posisjon på himmelen eller alltid ute av syne. På grunn av dette er rotasjonsperioden til hver av dem lik tiden det tar for hele systemet å rotere rundt det felles gravitasjonssenteret. Akkurat som Pluto roterer på sin side relativt til baneplanet gjør Pluto-Charon-systemet det samme. I 2007 antydet observasjoner av flekker av ammoniakkhydrater og vannkrystaller på overflaten ved Gemini-observatoriet tilstedeværelsen av aktive kryogeysirer.

Nix og Hydra

Ytterligere to måner rundt Pluto ble fotografert av astronomer som jobbet med Hubble-teleskopet 15. mai 2005, og fikk midlertidige betegnelsene S/2005 P 1 og S/2005 P 2. Den internasjonale astronomiske union ga den 21. juni 2006 Plutos nyeste måner offisielt navnene Nix (eller Pluto II, den innerste av de to månene, tidligere P 2) og Hydra (Pluto III, den ytterste månen, tidligere P 1).
Disse små månene går i bane rundt Pluto ved avstander som tilsvarer omtrent to og tre ganger avstanden til Charon: Nix ved 48 700 km fra senterets barysenter. De har nesten sirkulære prograde baner i det samme baneplanet som Charon.
Observasjoner for å fastslå individuelle egenskaper hos Nix og Hydra pågår. Hydra er noen ganger lysere enn Nix, noe som antyder enten at den er større eller at ulike deler av overflaten kan variere i lysstyrke. Størrelsene er estimert fra albedoene. Hvis månenes albedo er tilsvarende Charons 35 %, kan diameterne estimeres til 46 km for Nix og 61 km for den lysere Hydra. Øvre grenseverdier for diameterne kan estimeres ved å anta en albedo på 4 % for de mørkeste kuiperlegemene: disse grensene er henholdsvis 137 ± 11 km og 167 ± 10 km. I den største enden av denne skalaen er den antydede massen mindre enn 0,3 % av Charon, eller 0,03 % av Plutos.
Oppdagelsen av disse to små månene antyder at Pluto kan ha et variabelt ringsystem. Nedslag fra smålegemer kan skape rester som kan danne planetariske ringer. Data fra dype opriske målinger av Advanced Camera for Surveys på Hubble-teleskopet antyder imidlertid at slike ringer ikke eksisterer. Dersom et slikt system eksisterer er det enten svært tynt som Jupiters ringer eller tett begrenset til mindre enn 1 000 km i bredde. Tilsvarende konklusjoner har kommet fra studier av okkultasjoner.

Kerberos

20. juli 2011 offentliggjorde Mark R. Showalter ved SETI-instituttet oppdagelsen av Plutos fjerde måne. Den ble lagt merke til av NASAs Hubble-teleskop under leting etter ringer rundt dvergplaneten. Den har en estimert diameter på 13–34 km og ligger mellom banene til Nix og Hydra.
Kerberos ble først sett på et fotografert med Hubbles Wide Field Camera 3 28. juni. Den ble bekreftet på etterfølgende Hubble-bilder tatt 3. og 18. juli.

Styx

7. juli 2012 ble den femte månen Styx oppdaget mens man søkte etter potensielt farlige hindre for New Horizons.

Opprinnelse

Plutos opprinnelse og identitet hadde i lang tid vært en gåte for astronomene. En tidlig hypotese var at Pluto var en tidligere måne av Neptun som hadde blitt slått ut av sin bane av den største nåværende månen Triton. Denne forestillingen har blitt sterkt kritisert fordi Pluto aldri kommer nær Neptun i sin bane.
Plutos sanne plassering i solsystemet begynte å komme frem av seg selv først i 1992 da astronomer begynte å finne små isete objekter utenfor Neptun som var lignende Pluto – ikke bare i bane, men også i størrelse og sammensetning. Disse transneptunske populasjonene antas å være kilden til mange kortperiodiske kometer. Astronomer tror nå at Pluto er det største medlemmet av Kuiperbeltet, en omtrentlig stabil ring av objekter beliggende mellom 30 og 50 AE fra solen. Som andre kuiperlegemer har Pluto lignende egenskaper som kometer; for eksempel blåser solvinden Plutos overflate gradvis ut i rommet, på samme måte som med kometer. Hvis pluto lå like nærme solen som det jorden gjør, ville den utviklet en hale akkurat som kometene gjør.
Selv om Pluto er det største av kuiperlegemene som er oppdaget så langt, er Neptuns måne Triton – som er noe større en Pluto – lignende Pluto både geologisk og atmosfærisk, og antas å være et innfanget kuiperlegeme. Eris (se under) er også større enn Pluto, men er ikke ansett å være et medlem av Kuiperbeltet. Den er snarere ansett å være et medlem av en lignende populasjon kalt den spredte skiven. En stort antall kuiperlegemer, som Pluto, innehar en 3:2-baneresonans med Neptun. Kuiperlegemer med denne baneresonansen kalles for «plutinoer», etter Pluto.
Som andre medlemmer av Kuiperbeltet antas Pluto å være rester av planetesimaler; en del av den opprinnelige protoplanetariske skiven rundt solen som ikke klarte å vokse sammen til en fullverdig planet. De fleste astronomer er enige i at Plutos posisjon kommer av plutselig vandring på grunn av Neptun tidlig i solsystemets dannelse. Etterhvert som Neptun forflyttet seg utover, nærmet den seg objektene i proto-Kuiperbeltet og satte et av dem i bane rundt seg selv, noe som ble månen Triton, låste andre i baneresonanser, mens andre igjen ble slått ut i kaotiske baner. Objektene i den spredte skiven, en dynamisk ustabil region, overlapper Kuiperbeltet og antas å ha blitt plassert i sine nåværende posisjoner på grunn av vekselvrikning med Neptuns vandrende resonanser.
En datamodell fra 2004 av Alessandro Morbidelli ved Observatoire de la Côte d'Azur i Nice antydet at Neptuns vandring inn i Kuiperbeltet kan ha blitt utløst av dannelsen av en 1:2-resonans mellom Jupiter og Saturn som skapte en gravitasjonsdytt som skjøv både Uranus og Neptun inn i høyere baner og fikke dem til å bytte plass. Dette førte til slutt til at Neptuns avstand fra solen ble fordoblet. Den resulterende utstøtingen av objekter fra proto-kuiperlegemet kan også forklare det sene tunge bombardementet 600 millioner år etter solsystemets dannelse og opprinnelsen til Jupiters trojanske asteroider.
Det er mulig at Pluto hadde en nær sirkulær bane ca. 33 AE fra solen før Neptuns vandring perturberte planeten inn i en resonant fangst. Nice-modellen krever at det var ca. tusen legemer på størrelse med Pluto i den opprinnelige skiven av planetesimaler. Disse kan ha inkludert legemer som ble Triton og Eris.

Utforskning

Pluto utgjør en betydelig utfordring for romfartøyer på grunn av den lille massen og den store avstanden fra jorden. Voyager 1 kunne ha besøkt Pluto, men de som styrte den sendte den heller mot en nær forbiflyvning av saturnmånen Titan, noe som førte til en bane som ikke kunne gjennomføres med en forbiflyvning av Pluto. Voyager 2 hadde aldri noen passende bane for å nå Pluto. Ingen seriøse forsøk på å utforske Pluto ved hjelp av romsonder ble gjennomført før det siste tiåret av det 20. århundre. I august 1992 ringte forskeren Robert Staehle ved JPL til oppdageren av Pluto, Clyde Tombaugh, og ba om tillatelse til å besøke hans planet. «Jeg sa han var velkommen dit», fortalte Tombaugh senere, «selv om han må ut på en lang og kald reise». Til tross for dette tidlige moment i 2000, avbrøt NASA Pluto Kuiper Express-oppdraget på grunn av økende kostnader og forsinkelser på kjøretøyet.
Etter en intens politisk kamp fikk et revidert oppdrag til Pluto, kalt New Horizons, støtte fra USAs regjering i 2003. New Horizons ble vellykket skutt opp 19. januar 2006. Oppdragslederen Alan Stern bekreftet at noe av asken etter Clyde Tombaugh som døde i 1997 hadde blitt plassert ombord i romsonden.
Tidlig i 2007 tok sonden nytte av en gravitasjonsslynge fra Jupiter. Den nærmeste passeringen av Pluto vil etter planen finne sted 14. juli 2015, men vitenskapelige observasjoner vil begynne fem måneder før den nærmeste passeringen og vil fortsette minst en måned etter møtet. New Horizons tok de første bildene av Pluto fra lang avstand i slutten av september 2006 for å teste Long Range Reconnaissance Imager (LORRI). Bildene som ble tatt fra en avstand på omtrent 4,2 milliarder kilometer bekrefter romsondens evne til å spore fjerne mål, kritisk for manøvrering mot Pluto og andre kuiperlegemer.
New Horizons vil bruke fjernsensorpakker som inkluderer bildeinstrumenter og radiovitenskapelige verktøy så vel som spektroskopiske og andre eksperimenter for å undersøke den globale geologien og morfologien til Pluto og månen Charon. Den vil kartlegge overflatesammensetningen og analysere Plutos nøytrale atmosfære og unnslipningshastighet. New Horizons vil også fotografere overflatene på Pluto og Charon.
Oppdagelsen av Plutos to mindre måner, Nix og Hydra, kan gi uforutsette utfordringer for sonden. Rester etter kollisjoner mellom kuiperlegemer og de mindre månene, med sine relativt lave unslipningshastigheter, kan produsere en tynn støvete ring. Dersom New Horizons skulle komme til å fly gjennom et slikt ringsystem, ville det bety en økt mulighet for skader fra mikrometeoroider som kunne ødelegge sonden.

Konsepter

En banesonde/landingsfartøy/prøvesamler-oppdrag ble foreslått i 2003. Planen inkluderte en tolv år lang reise fra jorden til Pluto, kartlegging fra bane, flere landinger, en varmtvannssonde, og muligens in situ drivstoffproduksjon for en tolvårig returreise tilbake til jorden med prøver. Kraft og fremdrift skulle komme fra det ekstra kjernereaktorsystemet.

Klassifisering

Etter at Plutos plassering innenfor Kuiperbeltet var fastsatt ble den offisiselle statusen som en planet kontroversiell. Flere stilte spørsmål om hvorvidt Pluto skulle betraktes sammen med eller uavhengig av de omkringliggende populasjonene.
Flere direktører ved museumer og planetarier skapte tidvis kontroverser ved å utelate Pluto fra planetmodeller av solsystemet. Da Hayden Planetarium gjenåpnet etter en renovering i 2000 var det med en modell med bare åtte planeter. Denne striden skapte overskrifter på den tiden.
I 2002 ble kuiperlegemet 50000 Quaoar oppdaget. Det var antatt å ha en diameter på omtrent 1 280 km, omtrent halvparten av Pluto. I 2004 plasserte en av oppdagerne av 90377 Sedna en øvre grense på 1 800 km på diameteren – noe nærmere Plutos diameter på 2 320 km – selv om Sednas diameter ble nedjustert til mindre enn 1 600 km i 2007. Akkurat som Ceres, Pallas, Juno og Vesta til slutt mistet sin planetstatus etter oppdagelsen av mange andre asteroider, ble det argumentert for at Pluto skulle omklassifiseres til et kuiperlegeme.
29. juli 2005 ble oppdagelsen av et nytt transneptunsk objekt offentliggjort – Eris som i dag er kjent å være omtrent på samme størrelse som Pluto. Dette var det største objektet oppdaget i solsystemet siden Triton i 1846, og oppdagerne og pressen kalte den i begynnelsen for den tiende planeten, selv om det på den tiden ikke var noen offisiell konsensus om å kalle den en planet. Andre personer i astronomiske kretsene betraktet oppdagelsen som det sterkeste argumentet for å omklassifisere Pluto til en småplanet.

Reaksjoner

Mottakelsen av IAU-avgjørelsen var blandet. Mens noen aksepterte omklassifiseringen søkte andre å omgjøre beslutningen opprop på Internet hvor de oppfordret IAU til å vurdere avgjørelsen.
En resolusjon introdusert av noen medlemmer ved California State Assembly fordømte IAU letthjertet for »vitenskapelig kjetteri», blant andre forbrytelser. Representantenes hus i den amerikanske delstaten New Mexico vedtok en resolusjon til ære for Tombaugh, som lenge hadde vært bosatt i delstaten, som erklærte at Pluto alltid ville betraktes som en planet når den var på himmelen over New Mexico, og at 13. mars 2007 var Pluto Planet Day. Senatet i Illinois vedtok en lignende resolusjon i 2009 med basis i at Clyde Tombaugh, oppdageren av Pluto, var født i Illinois. Resolusjonen hevdet at Pluto var «urettferdig blitt nedgradert til en 'dverg'planet» av IAU.
Noen medlemmer av det offentlige har også avvist endringen, både med referanse til uenighet om problemet innen det vitenskapelige miljøet eller av sentimentale grunner, og hevder at de alltid har kjent Pluto som en planet og at de vil fortsette å gjøre det uavhengig av IAU-vedtaket.