134340 Pluto

Fyzikálne vlastnosti

Priemer Pluta je 2 370 km, čo je menej ako priemer Mesiaca Zeme, ale aj niektorých mesiacov iných planét. Malé rozmery Pluta do istej miery potvrdzujú predpoklad niektorých astronómov (napr. Raymonda Lyttletona), ktorí sa domnievajú, že Pluto je niekdajším mesiacom planéty Neptún, ktorý sa osamostatnil v dôsledku zrážky s iným telesom. Vnútorné zloženie Pluta je známe len približne. Jeho priemerná hustota necelé 2 g/cm³ zodpovedá zmesi kremičitanov a ľadu. Jeho nízka priemerná merná hmotnosť ukazuje na to, že je zložené približne zo 70 % hornín a 30 % ľadu.

Obežná dráha

Obežná dráha Pluta okolo Slnka je v porovnaní s planétami slnečnej sústavy mimoriadne excentrická a sklonená. To bol tiež jeden z argumentov, prečo ho medzi planéty nezaraďovať. V porovnaní s excentricitou typickou pre kométy však stále možno hovoriť o „takmer kruhovej“ dráhe. V aféliu, čiže v odslní, sa od Slnka vzďaľuje až na 7 375 927 931 km, čo je takmer 50-krát väčšia vzdialenosť, ako je vzdialenosť Zeme od Slnka. Na základe toho sa o ňom hovorilo ako o poslednej planéte slnečnej sústavy. V perihéliu, príslní, sa však k Slnku približuje na 4 436 824 613 km, čo je bližšie ako perihélium Neptúna. V určitej fáze svojho obehu býva teda k Slnku bližšie ako Neptún. Naposledy sa tak stalo v rokoch 1979 až 1999, kedy bol poslednou planétou Slnečnej sústavy Neptún. Pluto prešlo perihéliom v roku 1989 a odvtedy sa od Slnka neustále vzďaľuje. Jeden obeh Pluta okolo Slnka trvá pozemského 247,68 roka. Od svojho objavu Pluto ešte nevykonalo ani jediný celý obeh. Obežné dráhy Neptúna a Pluta sa však fyzicky nekrížia, a preto nikdy nemôže dôjsť ku kolízii týchto dvoch telies. V príslní na Pluto dopadá takmer trikrát viac slnečnej energie ako v odslní, čo má podľa hypotéz výrazný dopad na hustotu jeho atmosféry.
Dráha Pluta je v rezonancii 3:2 s Neptúnom. Znamená to, že kým Neptún urobí tri obehy okolo Slnka, za rovnaký čas Pluto urobí dva celé obehy. Telies s rovnakou dráhovou rezonanciu s Neptúnom je známych viacero a nazývajú sa podľa svojho prvého objaveného predstaviteľa – plutína. Vždy, keď dôjde k najväčšiemu priblíženiu Pluta s Neptúnom, Pluto je práve v aféliu a je od Neptúna 18 AU vzdialené. Dráhy oboch telies sa síce v istých bodoch k sebe približujú aj na menej ako 18 AU, dráhová rezonancia však zabezpečuje, že v týchto blízkych bodoch sa Neptún a Pluto nikdy neocitnú naraz. Pluto prejde bodom najbližším k Neptúnovej dráhe so značným oneskorením alebo predstihom oproti Neptúnu. Vďaka tomuto mechanizmu je obežná dráha Pluta dlhodobo stabilná a nemôže dôjsť nielen k zrážke, ale ani k výrazným priblíženiam a z nich vyplývajúcich gravitačným ovplyvneniam oboch telies. Pluto sa dokonca niekedy približuje viac k Uránu (na 11 AU), než sa môže priblížiť k Neptúnu.
Slnko vydáva pri pohľade z Pluta 30-krát, podľa iného zdroja až 265-krát viac svetla ako Mesiac v splne. Pre jeho veľkú vzdialenosť by sme však z povrchu Pluta už nevideli Slnko ako kotúčik, ale ako takmer bodový zdroj svetla podobne ako ostatné hviezdy. Zem by sa pri pohľade z Pluta nikdy nevzdialila od Slnka na viac než 1,9° a bola by preto prakticky nepozorovateľná.

Rotácia

Pluto patrí k pomerne zriedkavým telesám slnečnej sústavy, ktoré sa otáčajú okolo svojej osi retrográdne, čiže v opačnom smere ako väčšina ostatných objektov. Jedna siderická otočka okolo osi mu trvá 153 hodín, čo je približne 6 pozemských dní. Od východu Slnka po východ Slnka na tom istom mieste planétky uplynie doba približne 6 pozemských dní a 9,5 hodiny. Sklon rotačnej osi telesa je taký veľký, že rovina jeho rovníka je takmer kolmá na rovinu obehu, podobne ako je tomu v prípade planéty Urán.
Doba rotácie Pluta je rovnaká ako obežná doba jeho najväčšieho mesiaca Cháron okolo Pluta. Takáto rotácia, pri ktorej teleso zdanlivo nehybne visí nad určitým bodom povrchu druhého, sa nazýva stacionárna rotácia. Stacionárna rotácia Pluta s Cháronom je v slnečnej sústave ojedinelým javom.

Vznik a vývoj

Netypická obežná dráha Pluta, výstrednejšia a sklonenejšia než u všetkých planét, viedla astronóma R. A. Lyttletona v roku 1936 ako prvého k sformulovaniu hypotézy, že Pluto bolo mesiacom Neptúna. V relatívne nedávnej minulosti ho nejaká katastrofická udalosť premiestnila na obežnú dráhu okolo Slnka. Tou udalosťou mal byť blízky prelet obrovského neznámeho telesa okolo Neptúna, ktoré by Pluto gravitačne oslobodilo. Táto hypotéza by vysvetľovala nielen vlastnosti dráhy Pluta, ale aj neobvyklé vlastnosti obežných dráh Neptúnových mesiacov Tritóna a Nereidy. J. R. Dormand a M. M. Woolfson však v roku 1980 dokázali, že tento mechanizmus by Pluto nemohol vypudiť z obežnej dráhy okolo Neptúna. Ďalším problémom je Cháron, ktorému by v prípade, že by bolo Pluto Neptúnovou družicou, gravitácia Neptúna nedovolila byť na orbite Pluta. Problém by čiastočne mohla vyriešiť hypotéza, podľa ktorej Cháron vznikol po kolízii Pluta s Tritónom.
G. Colombo a F. A. Franklin ako prví prišli s teóriou, ktorá sa snažila vysvetliť pôvod Pluta bez toho, aby bol Neptúnovým mesiacom. Predpokladali, že v oblasti za Neptúnom sa vyskytovalo veľa telies podobných Plutu, no stretnutia s Neptúnom zmenili ich dráhy tak, že vyleteli na samý okraj slnečnej sústavy či dokonca do medzihviezdneho priestoru. Pluto zostalo ako jediné na svojej dráhe vďaka tomu, že je s Neptúnom v orbitálnej rezonancii a je chránené pred tesným priblížením k nemu. Astronómovia vtedy ešte nevedeli, že za dráhou Neptúna existujú aj ďalšie telesá, ktoré neboli dodnes gravitáciou vypudené preč, aj keď táto hypotéza existovala už dávno pred objavom prvého takéhoto telesa.
Dnes je zrejmé, že Pluto je teleso Kuiperovho pásu, a jeho vznik nebude odlišný od iných telies tejto kategórie.
Uvažuje sa, že mesiace Pluta sa sformovali pri zrážke trpasličej planéty s iným transneptúnskym objektom. Túto teóriu podporuje aj skutočnosť, že podľa údajov sondy New Horizons sú všetky mesiace približne rovnako staré.

Atmosféra

Pluto obklopuje veľmi riedka atmosféra, ktorá sa skladá najmenej z 98 % dusíka (N₂), so stopami metánu (CH₄, max. 0,5 %) a oxidu uhoľnatého (CO). Atmosféra bola objavená pri zákrytoch hviezd Plutom. Jasnosť hviezdy počas zákrytu klesala len pozvoľna, čo sa deje iba u telies s atmosférou. Z týchto pozorovaní však nebolo možné určiť ani tlak, ani teplotu atmosféry pri povrchu. Hustota, a teda aj tlak jeho atmosféry sa silne mení v závislosti na okamžitej vzdialenosti od Slnka. Keď je teleso bližšie k Slnku, dochádza k vyparovaniu a sublimácii prchavých látok pokrývajúcich jeho povrch a tým sa atmosféra zahusťuje. Keďže naposledy bola trpasličia planéta najbližšie k Slnku v roku 1989, teraz sa od neho vzďaľuje a jej atmosféra pozvoľna zamŕza. Podľa predpokladov okolo roku 2020 atmosféra zmrzne úplne a teleso zostane bez atmosféry až do ďalšieho priblíženia k Slnku. Preto bolo dôležité vyslať k nemu sondu čo najskôr, aby preskúmala atmosféru Pluta pred jej úplným zamrznutím a stratou (a tiež, aby vzdialenosť prekonaná sondou bola podľa možností čo najmenšia). Paradoxne, merania zo Zeme však ukazovali, že v posledných rokoch tlak na Plute neklesá, ale rastie, hoci teleso sa od Slnka vzďaľuje. Tento rozpor by mohla vysvetľovať hypotéza, podľa ktorej atmosféru Pluta zahusťuje sublimujúci dusík z jeho severného pólu, ktorý sa v roku 1987 po 120 rokoch vynoril z tieňa. 
V marci 2009 astronómovia získali prostredníctvom teleskopov VLT nové poznatky o atmosfére Pluta. Zistili, že atmosféra s teplotou –180 °C je približne o 40 stupňov teplejšia než povrch a obsahuje nečakane veľké množstvo metánu. Vyplynulo to z pozorovaní prístrojom CRIRES (CRyogenic InfraRed Echelle Spectrograph). Pozorovania tiež odhalili, že metán je v atmosfére Pluta druhým najzastúpenejším plynom. Na rozdiel od Zeme je väčšina atmosféry Pluta neustále v stave teplotnej inverzie, to znamená, že jej teplota s výškou vzrastá (na Zemi je to opačne). Ultrafialové žiarenie zo Slnka podľa hypotézy rozkladá metán, z ktorého sa potom tvoria ďalšie zlúčeniny. Tie pri poklese do hlbších a chladnejších vrstiev atmosféry skondenzujú a sú hlavnou zložkou oparu, ktorý nasnímala sonda New Horizons pri pozorovaní zákrytu Slnka Plutom.
Veľa informácií o atmosfére priniesla sonda New Horizons. Už päť dní pred jej najväčším priblížením k Plutu detegovala ionizovaný dusík unikajúci z plynného obalu Pluta. Mohlo by to znamenať, že častice unikajú z atmosféry vyššou rýchlosťou, ako sa očakávalo. Unikajúce množstvá dusíka predstavujú stovky ton za hodinu. Ďalej sonda objavila oblasť studeného ionizovaného plynu, ktorý sa rozpína do vzdialenosti až 77 000 – 109 000 km od trpasličej planéty, pričom na strane odvrátenej od Slnka má tvar chvosta. Napriek obrovskej vzdialenosti od Slnka je atmosféra Pluta veľmi rozsiahla.
Z údajov odvysielaných sondou New Horizons sa ďalej zistilo, že opar atmosféry siaha do výšky skoro 130 km – 160 km, čo je 5-krát viac než sa očakávalo. Pozorovanie založené na zmenách signálu prijatého zo Zeme zároveň ukázali, že tlak na Plute je asi o polovicu nižší oproti meraniam na základe zákrytov hviezd zo Zeme. Tieto niekoľko rokov staré merania ukazovali atmosférický tlak okolo 20 mikrobarov, ale údaje vypočítané na základe meraní sondy New Horizons hovoria maximálne o 10 mikrobaroch. Ide o 10 000-násobne nižší tlak, než na na zemskom povrchu pri hladine mora. Je možné, že za posledné dva roky, ktoré uplynuli medzi poslednými pozemskými meraniami a preletom sondy New Horizons, začal prevažovať efekt rastúcej vzdialenosti trpasličej planéty od Slnka a tlak s postupným zamŕzaním atmosféry skutočne klesá. Na niektorých snímkach atmosféry sa našli útvary pripomínajúce malé, izolované oblaky. Závery sa však budú naďalej upresňovať, ako riadiace stredisko prijíma a spracováva údaje zo sondy.
Atmosféra Pluta je taká riedka, že z povrchu nie je vôbec vidieť. Pre pozorovateľa na Plute by obloha aj cez deň zostávala čierna. Na druhej strane je však atmosféra Pluta dostatočne hustá na to, aby rozptýlila slnečné svetlo na tmavej strane planétky v blízkosti terminátora a sonda mohla New Horizons nasnímať aj povrchové útvary, ktoré ležia v tieni.

Povrch

Povrch Pluta bol do roku 2015, kedy ho preskúmala prvá kozmická sonda, len veľmi málo známy. Jediné pozorovania, ktoré sme mali, boli pozemské, a z Hubblovho vesmírneho ďalekohľadu (HST). Fotografie, ktoré boli do leta 2015 k dispozícii, sú veľmi neostré. Na základe snímok HST bola zostavená aj veľmi hrubá mapa povrchu planéty. Na mape sú rozlíšiteľné svetlejšie a tmavšie oblasti, pričom sa predpokladalo, že svetlejšie miesta by mohli byť dusíkové ľady s malým množstvom metánu a oxidu uhličitého. Tmavé oblasti môžu byť pokryté buď organickým materiálom, alebo mohli vzniknúť ako dôsledok fotochemických reakcií vyvolaných kozmickým žiarením. Povrch Pluta je vďaka prítomnosti tuhého metánu pozmeneného slnečným žiarením ružovkastý až hnedastý. Na rozdiel od Neptúnovho mesiaca Triton, ktorý je tiež ružovkastý a ku ktorému sa Pluto občas pripodobňovalo, však vedci predpokladali, že na Plute bude veľa impaktných kráterov a málo prejavov geologickej aktivity. Sonda New Horizons tieto predpoklady nepotvrdila.
New Horizons potvrdila, že povrch Pluta sa skladá najmä z metánu, dusíka a oxidu uhoľnatého, všetko v pevnom skupenstve. Kým prvé dve zmienené látky sú však rozmiestnené prakticky po celom povrchu, oxid uhoľnatý je koncentrovaný len v oblasti nazvanej Tombaugh regio. Ďalšie údaje odoslané sondou neskôr ukázali, že zmienené látky často tvoria len tenkú vrstvičku na podloží z vodného ľadu. Jedine v oblastiach Sputnik Planum a Lowell Regio sa stále žiadne známky vodného ľadu nenachádzajú, čo môže byť spôsobené tým, že usadeniny metánu, dusíka a oxidu uhoľnatého sú tu omnoho hrubšie. 
Na Pluto dopadá len 0,07 % množstva slnečného žiarenia, ktoré dopadá na povrch Zeme a preto jeho povrchové teploty kolíšu od −235 °C do −225 °C. Tieto teploty však majú relatívne blízko k bodu topenia látok, z ktorých je Pluto zložené, a preto je predpoklad, že povrchové vrstvy Pluta sú do istej miery plastické. Tento predpoklad potvrdzujú aj snímky sondy New Horizons, napríklad oblasti s malým množstvom impaktných kráterov, ktoré by mali byť zahladené aktívnymi geologickými procesmi. Sonda vyfotografovala aj pomaly tečúce ľadovce dusíkatého ľadu. Zmäknutie až roztopenie vrstvy dusíka, po ktorej ľadovce tečú, spôsobila vlastná hmotnosť dusíka ležiaceho na ňom. Podobný proces, len pri oveľa vyšších teplotách, prebieha na zemskom povrchu v ľadovcoch z vodného ľadu. Na týchto pomaly tečúcich dusíkatých ľadovcoch sa v oblasti Sputnik Planum pozorovali početné izolované kopce. Tie môžu byť tvorené vodným ľadom, ktorý je redší ako dusíkatý, a preto sa nachádzajú navrchu. Pravdepodobne sa odtrhli z členitej vrchoviny a dusíkový ľad ich unáša do centrálnej časti Sputnik Planum.
Okrem zmrznutých uloženín metánu, ktoré spôsobujú ružovkastú farbu telesa, bolo veľké množstvo metánového ľadu bolo objavené aj v polárnych oblastiach. Táto ľadová oblasť je podľa infračerveného mapovania sondou hrubšia ako sa predpokladalo.
Povrchové útvary začali byť pomenovávané až keď sa k trpasličej planéte priblížila sonda New Horizons a priniesla neporovnateľne podrobnejšie snímky, než aké sa kedy dali získať. Už pred najväčším priblížením sondy k Plutu bola na jej snímkach zreteľná svetlá oblasť v tvare srdca, ktorú pomenovali po objaviteľovi Pluta Tombaughova oblasť. Oblasť pravdepodobne vznikla pred miliardami rokov nárazom veľkého telesa, napríklad obrovskej kométy. Postupne bola zanesená dusíkom, ktorý sa do nej dostával vo forme padajúceho snehu. Z okraja tejto oblasti prišla jedna z prvých podrobných snímok, na ktorej sa ukázalo geologicky mladé, niekoľko kilometrov vysoké pohorie. Mladý vek tejto oblasti odborníci usúdili na základe toho, že na detailnej snímke neboli nijaké impaktné krátery. Začiatok tvorby skúmaných hôr sa odhaduje na 100 miliónov rokov dozadu a za ich pôvod sa považuje vrásnenie podpovrchových ľadov. Tombaugh Regio leží na opačnej strane Pluta, než z ktorej vidieť mesiac Cháron, a predpokladá sa, že Cháron hmotnostne vyvažuje.
Z geologického hľadiska je povrch Pluta veľmi rôznorodý a pestrý. Niektoré útvary na snímkach prijatých z New Horizons v septembri 2015 pripomínajú duny. Takéto útvary vedci na Plute neočakávali, pretože duny na planétach sú vytvárané vetrom a atmosféra Pluta sa považovala za príliš riedku na to, aby jej prúdenie dokázalo duny vytvoriť. Podľa Williama B. Miniikona z Washington Univerzity v St. Louis tieto útvary vytvorila buď hustejšia atmosféra v minulosti Pluta, alebo zatiaľ neznáme pochody.

Vnútorné zloženie

Geologicky mladý terén zachytený na snímkach sondy New Horizons naznačuje, že planéta musí mať nejaké vnútorné teplo, ktoré postačuje na topenie sa látok na povrchu a zabezpečuje ich plasticitu. Jeho pôvod je však do veľkej miery záhadou. Pluto je primalé na to, aby si zachovalo vnútorné teplo z čias svojho formovania sa. Niektoré ľadové mesiace veľkých planét, ktoré tiež vykazujú geologickú a vulkanickú aktivitu, získavajú teplo zo slapového trenia pri obehu, čiže z gravitačných účinkov ich planét. Keďže Pluto však nie je mesiacom, ani táto možnosť neprichádza do úvahy. Slapové trenie nemôže spôsobovať ani jeho veľký mesiac Cháron, pretože obieha v stacionárnej rotácii, pri ktorej slapové účinky nenastávajú. Jedna hypotéza však hovorí, že jadro Pluta môže byť zdrojom energie dosahujúcej hodnotu až 2 % energie vytváranej jadrom Zeme. To postačuje nielen na topenie dusíka, ale spolu s tlakom povrchových vrstiev trpasličej planéty na vrstvy vnútri aj na mierne natavenie vodného ľadu. Preto Richard Binzel vypracoval štúdiu, podľa ktorej je hmotou pod oblasťou Sputnik Planum, ktorá vyvažuje mesiac Cháron, polotekutý oceán vody. Autor hovorí: "Neexistuje pravdepodobnejšie riešenie našich zistení, než že má Pluto oceán." Tento oceán však má pravdepodobne podobu ľadovej drte.
Pred preletom sondy New Horizons sa v strede telesa malo ukrývať jadro s priemerom asi 800 až 1 200 km a hmotnosťou štvrtiny hmotnosti celej planéty. Hustota jadra by mala byť asi 2,5-násobok hustoty vody. Jadro mali tvoriť silikátové horniny. To mala obaľovať vrstva vodného ľadu s hrúbkou okolo 330 až 550 km. Na povrchu sa mala nachádzať približne 10 až 50 km hrubá "kôra" zamrznutého metánu.

Cháron

Okolo Pluta obieha päť mesiacov. Najväčší z nich, nazvaný Cháron, bol objavený 22. júna 1978. Jeho priemer spresnený meraniami sondy New Horizons na 1 208 km predstavuje takmer polovicu priemeru Pluta. Ide o najväčší mesiac v pomere k materskému telesu a dvanásty najväčší mesiac slnečnej sústavy vôbec. Pluto a Cháron spolu obiehajú okolo jedného ťažiska. Ich vzájomná vzdialenosť je 19 531 km, pričom dráha Chárona je takmer dokonale kruhová. Tieto všetky atribúty spôsobili, že doba obehu a rotácie Chárona je totožná s dobou rotácie Pluta. V praxi to znamená, že Cháron je z Pluta pozorovateľný iba z jednej pologule a je vždy otočený k Plutu iba jednou stranou (privrátená strana) podobne ako pozemský Mesiac. Hoci je Cháron blízko k Plutu a má veľkú odrazivosť, slnečné svetlo dopadajúce na jeho povrch je už také slabé, že Cháron je na oblohe Pluta 300-krát slabší než na pozemskej oblohe Mesiac v splne. Sonda New Horizons ukázala, že Cháron je, podobne ako jeho materské teleso, pravdepodobne geologicky aktívny.

Ostatné mesiace

Cháron bol dlho známy ako jediný mesiac Pluta. V roku 2005 však Hubblov teleskop objavil ďalšie dva mesiace, Nix a Hydra, ktorých existencia bola následne potvrdená ďalšími pozorovaniami. V júni 2011 objavil štvrtý mesiac, ktorý dostal pomenovanie Kerberos, a v júni roku 2012 piaty s názvom Styx. Mená mesiacov pochádzajú z gréckej mytológie; Kerberos je trojhlavý pes, strážca vchodu do podsvetia a Styx je rieka oddeľujúca svet živých a svet mŕtvych. Všetky mesiace Pluta objavené v 21. storočí sú nepomerne menšie než Cháron a nepravidelného tvaru. Očakávalo sa, že sonda New Horizons počas preletu objaví ďalšie podobné malé mesiace. To, že sa tak nestalo, NASA vyhlásila za jeden z desiatich najprekvapivejších objavov sondy. Žiadny z mesiacov, ani najväčší Cháron, s najväčšou pravdepodobnosťou nemá merateľnú atmosféru.

Objav telesa

Pluto objavil 18. februára 1930 americký astronóm Clyde Tombaugh. Táto správa bola oznámená 13. marca 1930. Objavu však predchádzala dlhá história.
Nepravidelnosti obežnej dráhy siedmej planéty, Uránu, a aplikácia Newtonových zákonov viedli k predpokladu, že za Uránom musí existovať nejaký veľký objekt. V dôsledku toho bol v roku 1846 objavený Neptún, ôsma známa planéta slnečnej sústavy.
Keď v druhej polovici 19. storočia astronómovia vypočítali predpokladanú dráhu Neptúna, prekvapilo ich, že skutočné pozorovania sa od týchto výpočtov líšili. Preto aj za Neptúnom predpokladali existenciu ďalšej planéty, ktorá svojou gravitáciou spôsobovala spomínané odchýlky. Od roku 1877 prebiehalo s prestávkami pátranie po deviatej planéte slnečnej sústavy. Významný kus práce odviedol Percival Lowell. Na svojom súkromnom observatóriu v Arizone, ktoré bolo pôvodne určené výhradne na výskum planéty Mars, celé roky fotografoval oblohu. Každú časť oblohy s priemerom 5° exponoval v niekoľkodňovom odstupe dvakrát. Potom snímky podrobne prehliadal, aby na fotografiách našiel neznámu deviatu planétu pri jej pohybe voči hviezdnemu pozadiu. Ako sa neskôr ukázalo, jeho 130-centimetrový refraktor by nebol schopný Pluto zaznamenať, ani keby ním prehliadal miesto oblohy, kde v tom čase skutočne bolo.
V roku 1915 Lowell zverejnil parametre dráhy neznámej planéty, ktoré odvodil rozborom odchýlok v pohyboch Uránu a Neptúna. Vyšlo mu, že hľadaná planéta by mala byť v súhvezdí Váh, kde ju začal hľadať zrkadlovým ďalekohľadom s priemerom objektívu 100 cm. Teleso však neobjavil ani vtedy, ani pri tretej sérii pokusov, pri ktorých zhotovil cez 23-centimetrový šošovkový ďalekohľad vyše tisíc snímok. Neskôr sa ukázalo, že Pluto sa na snímkach síce nachádzalo, ale Lowell, predpokladajúc oveľa väčšiu jasnosť hľadanej planéty, ho prehliadol. Lowell predpokladal, že nová planéta bude väčšia a 6,5-krát ťažšia ako Zem, a jej jasnosť dosiahne 12.- 13. magnitúdu.
Po Lowellovej smrti v roku 1916 v začatej práci pokračoval Vesto Melvin Slipher. Za pomocníka si vybral Clyda Williama Tombaugha, ktorému sa po roku práce na observatóriu, na začiatku roku 1930, podarilo na fotografiách nájsť nové teleso v blízkosti hviezdy Wasat v Blížencoch. Objav potvrdili opakované kvalitné expozície tej istej časti oblohy. Správu o objave vydalo Lowellovo observatórium 13. marca 1930, v deň 149. výročia nájdenia Uránu a v deň narodenín Percivala Lowella. Keďže objekt sa vtedy nachádzal len osem mesačných priemerov od miesta, na ktorom sa mala podľa Lowellových výpočtov nachádzať deviata planéta, jeho objav sa považoval za ďalší triumf nebeskej mechaniky.
Nová planéta dostala meno Pluto podľa rímskeho boha, ktorý vládol podsvetiu. Meno symbolizovalo tmavé, studené a nedostupné končiny slnečnej sústavy, v ktorých sa nachádza. Jeho prvé dve písmená sú zároveň iniciálami Percivala Lowella.

Pozemské pozorovania

Spočiatku sa predpokladalo, že novonájdený objekt je minimálne taký veľký ako Zem, a že obieha okolo Slnka vo vzdialenosti asi 50 AU. Pri prezeraní starých snímok oblohy bolo možné presnejšie odhadnúť jeho dráhu, ktorá sa ukázala byť medzi planétami veľmi ojedinelou predovšetkým svojou veľkou excentricitou a veľkým sklonom k ekliptike. Keďže Tombaugh na základe ostatných planét hľadal neznáme deviate teleso v blízkosti ekliptiky, objav sa mu podaril len vďaka šťastnej náhode, pretože Pluto sa v roku 1930 k ekliptike priblížilo.
Prvé pochybnosti o tom, či ide naozaj o hľadanú deviatu planétu, priniesla jej veľmi nízka jasnosť. V čase objavu bolo Pluto slabšie než 15. magnitúda. Neskorší výpočet dráhy Pluta ukázal, že je veľmi výstredná a sklonená. Tombaught preto pre istotu prehliadal oblohu v blízkosti roviny ekliptiky ďalej a urobil veľa ďalších objavov. Žiadne väčšie teleso zodpovedajúce hľadanej planéte však neobjavil.
Malý nameraný uhlový priemer Pluta, 0,2", viedol pri jeho vzdialenosti k priemeru okolo 3 000 km, čo je len štvrtina priemeru Zeme. Aby toto teleso bolo schopné gravitačne ovplyvňovať Neptún, muselo by mať veľmi vysokú hustotu. Predpokladanú vysokú hustotu vyvrátila infračervená fotometria Pluta z r. 1977. Tá ukázala, že hmotnosť Pluta dosahuje len tisíciny hmotnosti Zeme a nie je teda s hmotnosťou Zeme porovnateľná, ako sa dovtedy predpokladalo. Teoretik W. Brown dokázal, že hmotnosť telesa je primalá na to, aby mohla ovplyvňovať obežné dráhy Urána a Neptúna.
Až v roku 1974 sústavné presné fotometrické pozorovania určili dĺžku obežnej doby Pluta. Zároveň sa zistilo, že jeho rotačná os leží takmer v rovine obehu podobne ako v prípade Uránu. V roku 1976 sa vďaka spektroskopii podarilo získať prvé informácie o chemickom zložení povrchu Pluta. James Christy si na sérii snímkov z opozícií Pluta v rokoch 1965, 1970 a 1978 všimol nepatrné asymetrické pretiahnutie obrazu Pluta, ktoré sa sústavne menilo s pozičným uhlom. Zmeny súhlasili s periódou otáčania Pluta okolo jeho osi. Christy usúdil, že Pluto má sprievodcu v stacionárnej rotácii, čo vysvetľuje, prečo je jeho obežná doba rovnaká ako rotačná doba Pluta. Objav zároveň pomohol presne určiť hmotnosť planéty aj jej sprievodcu, ktorý bol začiatkom roku 1986 pomenovaný Cháron.
6. apríla 1980 Pluto a Cháron zakryli relatívne jasnú hviezdu, čo astronómovia využili na ďalšie upresnenie údajov o rozmere a hustote Pluta. Ďalší zákryt hviezdy Plutom o päť rokov neskôr ukázal, že planéta má atmosféru. Atmosféra bola potvrdená a jej parametre upresnené pri ďalšom zákryte v roku 1988, ktorý pozorovalo Kuiperovo letecké observatórium KAO 9. V roku 1985 začala tiež séria vzájomných zákrytov Pluta s Cháronom, vďaka ktorým sa dali spresniť geometrické i fyzikálne parametre ich sústavy. Z analýzy svetelných kriviek zhotovených počas týchto zákrytov vyplynulo, že obe telesá majú medzi planétami slnečnej sústavy rekordne svetlý povrch. Zároveň sa opäť upresnili informácie o rozmere, hustote a sklone rotačnej osi Pluta.
Po desaťročiach pozorovaní a meraní sa ukázalo, že Pluto má priemer len 2 350 km a je príliš málo hmotná na to, aby mohla ovplyvňovať obežnú dráhu Neptúna. To by znamenalo, že za Plutom by sa mala nachádzať ešte nejaká ďalšia (hmotnejšia) planéta, ktorá spôsobuje takéto odchýlky. Vznikli špekulácie o tzv. planéte X až kým v rámci misie sondy Voyager 2 nezískali vedci podrobné informácie o Neptúne. Ukázalo sa, že astronómovia celé desaťročia pri svojich výpočtoch vychádzali z nesprávnych predpokladov hmotnosti Neptúna. Neptún teda obiehal okolo Slnka tak, ako mal. Nemal žiadne výrazné odchýlky, a preto bol objav Pluta podľa súčasných poznatkov vyslovene náhoda. Žiadna desiata planéta s väčšou hmotnosťou neexistuje vo vzdialenosti, kde by mala merateľný vplyv na pohyb Neptúna. Na základe istých nepravidelností transneptúnskych objektov sa však občas uvažuje o ďalšej planéte veľkosti Marsu.

Hubblov vesmírny ďalekohľad

Ďalší prínos do poznania Pluta priniesol Hubblov vesmírny ďalekohľad. Vinou problémov s chybou jeho zrkadla sa muselo pozorovanie Pluta odložiť, ale už v decembri 1990 vznikli prvé snímky zobrazujúce tieto dve telesá ako oddelené objekty. V roku 1994, už po vložení korektora pred Hubblovo zrkadlo, zobrazil kozmický ďalekohľad kotúčiky Pluta a Chárona vo vzájomnej uhlovej vzdialenosti 0,9". Disk Pluta zaberal 7 pixelov a disk Cháronu 2 pixely. V tom istom roku vznikla séria snímok, z ktorých bola zostavená prvá mapa povrchu telesa. Vďaka nej videli astronómovia Pluto zhruba v akom rozlíšení, v akom videli astronómovia 19. storočia v ďalekohľadoch Mars. Povrchové útvary Pluta aj Chárona boli podľa nej veľmi kontrastné, rozpoznať sa dala napríklad polárna čiapočka. Ďalej sa dala rozlíšiť skupina prinajmenšom dvanástich rozlične veľkých bielych škvŕn.

Výskum zblízka

V deväťdesiatych rokoch bolo zrejmé, že ďalšie pozorovania pozemskými ani orbitálnymi teleskopmi zásadnejšie objavy ohľadom Pluta neprinesú. Začalo sa preto uvažovať o vyslaní kozmickej sondy. Jet Propulsion Laboratory v Pasadene najprv navrhla projekt zvaný Pluto Fast Flyby, čo malo byť vyslanie dvojice rýchlych preletových sond schopných preletieť okolo Pluta už 6 – 8 rokov po vypustení. Ich hlavným cieľom malo byť spoločné zmapovanie Pluta a Chárona. Štart prvej z nich mal prebehnúť už v roku 1998. Misia sa neskôr rozšírila aj o prieskum objektov Kuiperovho pásu a bola preto premenovaná na Pluto Kuiper Express. V roku 2000 NASA projekt zrušila.
V roku 2003 však NASA vyhlásila nový program zvaný New Frontiers. V štúdii pre tento program zverejnenej o rok skôr uvádza ako jeden z najdôležitejších cieľov prieskum Pluta. Prvou misiou tohto programu sa stala sonda New Horizons.
19. januára 2006 o 19:00 UT úspešne odštartovala z mysu Canaveral nosná raketa Atlas V (model 551; výr. č. AV-010) s raketovým ťahačom Star 48B, na ktorý bol pripojený náklad – sonda New Horizons. Po niečo menej ako trištvrte hodine letu sa sonda New Horizons úspešne odpútala od Star 48B a začala svoj samostatný let k Plutu. Sonda je prvým ľudskou rukou vyrobeným telesom, ktoré je určené na prieskum trpasličej planéty. V súlade s predpokladmi navštívila Pluto a jeho sústavu mesiacov 14. júla 2015. Počas preletu sonda vykonala viac ako 400 vedeckých pozorovaní. New Horizons okolo Pluta len preletela, nepristala na ňom, ani nevstúpila na jeho obežnú dráhu, a je na únikovej dráhe preč zo slnečnej sústavy. Množstvo údajov o sústave Pluta, ktoré počas preletu zozbierala, dosiahlo 50 gigabajtov. Sonda ich uložila do palubnej pamäte a len postupne vysielala na Zem. Množstvo informácií bolo také veľké, že - aj vzhľadom na svoju veľkú vzdialenosť od Zeme - ich posielala pracovníkom na Zemi po dobu dlhšiu než 15 mesiacov.
Žiadna ďalšia misia k Plutu nebola vyslaná, ani sa neplánuje.

Pozorovanie zo Zeme

Pri strednej opozícii je zdanlivá hviezdna veľkosť Pluta len 13,6. Maximálna jasnosť pri jeho najväčšom priblížení k Zemi môže byť ešte o magnitúdu vyššia. Naopak, v aféliu svojej dráhy, a zároveň v konjunkcii je jeho zdanlivá hviezdna veľkosť 15,9. Na jeho pozorovanie je vždy potrebný väčší astronomický ďalekohľad. Jeho zdanlivý priemer môže byť maximálne 0,3 oblúkovej sekundy, preto je takmer nemožné vidieť ho ako kotúčik. Na nájdenie Pluta na oblohe sú potrebné detailnejšie hviezdne mapy.
Pre veľký sklon svojej dráhy k ekliptike, ktorý je až 17,15°, sa Pluto môže pohybovať mnohými inými súhvezdiami, ako sú súhvezdia Zvieratníka. Jeho zdanlivý pohyb na oblohe je veľmi pomalý. Od decembra 2006 sa nachádza v súhvezdí Strelec a zotrvá v ňom až do začiatku marca 2023.

Mytológia

Rímsky boh Pluto nazývaný tiež Dis bol podľa legendy synom Saturna a Rheie, starším bratom najvyššieho boha Jupitera. Jeho otec Saturn ho hneď po narodení zjedol zo strachu, že ho v budúcnosti pripraví o vládu nad svetom. Keďže Pluto bol, ako božská bytosť, nesmrteľný, žil v Saturnových útrobách, až kým ho stadiaľ nevyslobodil najmladší brat Jupiter. Pluto sa pripojil k Jupiterovi a spolu s ďalšími súrodencami a inými spojencami zbavil Saturna vlády. Po víťazstve bratia losovali, ktorej časti sveta bude kto vládnuť. Plutónovi pripadlo podsvetie, ríša mŕtvych ležiaca pod zemou. V tejto ríši býval a okrem občasných ciest na Olymp ju opustil len raz. Bolo to vtedy, keď uniesol Cererinu dcéru Proserpinu (Persefonu), ktorá sa stala jeho ženou. Bol hrozivým a neústupným bohom, napriek tomu mu ľudia stavali svätyne a chrámy a uctievali ho aj ako darcu bohatstva, ktoré pochádza z hlbín zeme.