Радіус Плутона (1187 км) приблизно вп'ятеро, а маса (1,30·1022 кг) у 460 разів менша, ніж у Землі. Його середня густина — 1,86 г/см3[3] — вказує на те, що він, подібно до деяких супутників планет-гігантів, приблизно на третину[19] складається з льодів (здебільшого, ймовірно, водяного). Поверхня Плутона, за даними спектрального аналізу, вкрита азотним льодом із домішкою замерзлих метану та монооксиду вуглецю[20][21]. Подекуди на поверхню виходить і водяний лід[22].
1978 року Джеймс Крісті помітив, що на фотографії, отриманій за допомогою 155-сантиметрового телескопа, зображення Плутона мало невеличкий виступ. Його положення періодично змінювалося, і астрономи зрозуміли, що в Плутона є близько розташований супутник. Цей висновок пізніше одержав підтвердження на знімках космічного телескопа «Габбл». Супутник, названий Хароном (у грецькій міфології таким було ім'я перевізника душ через річку Стікс до царства Аїда), має значну масу (близько 1/8 маси Плутона), перебуває на відстані близько 19 600 км від його центру й обертається навколо нього з періодом 6,4 земної доби, рівним періоду обертання самої планети[3]. Відкриття Харона дало змогу визначити масу Плутона. Система Плутон — Харон незвична тим, що обидва тіла завжди повернуті один до одного одним боком, а її центр мас лежить за межами їх обох.
2005 року за допомогою телескопа Габбл відкрили другий і третій супутники Плутона[15], згодом названі Ніктою й Гідрою. 2011 року завдяки цьому ж телескопу виявили Кербер[16], а 2012 — Стікс[18]. Визначною подією в дослідженні системи Плутон—Харон став проліт повз неї космічного апарата «Нові обрії» (англ. New Horizons) 14 липня 2015 року. Дослідивши цю систему, він полетів далі в пояс Койпера, до об'єкта 2014 MU69.
Плутон помітно відрізняється від усіх далеких від Сонця планет. І за розмірами, і за багатьма іншими параметрами він скоріше нагадує астероїд, а разом із Хароном — подвійний астероїд.
Плутон розташований приблизно в 40 разів далі від Сонця, ніж Земля, тому потік сонячної променистої енергії на ньому слабший приблизно в 402 = 1600 разів. Проте це не означає, що Плутон укритий вічною темрявою: Сонце на його небосхилі виглядає яскравішим, ніж Місяць для мешканців Землі. Але, звичайно, температура на планеті, до якої світло від Сонця йде понад п'ять годин, низька.
У 1980-х роках у Плутона було відкрито атмосферу. Як виявилося згодом, вона складається переважно з азоту й має домішки метану та чадного газу[23][24]. Тиск на поверхні Плутона становить порядку 10−5 атмосфери й сильно змінюється з часом[25][3].
Дані про магнітне поле Плутона наразі відсутні, проте за теорією бароелектричного ефекту його магнітний момент на порядок нижчий за земний. Припливні взаємодії Плутона й Харона мають призводити до виникнення також електричного поля[Джерело?].
Історія відкриття[ред. • ред. код]
Персіваль Ловелл
1846 року небесна механіка досягла великого успіху: був відкритий Нептун, передбачений заздалегідь на основі відхилень Урана від розрахованої орбіти. Це надихнуло астрономів на пошук у такий спосіб нових планет[26]. До того ж навіть після врахування збурень від Нептуна згадані відхилення лишалися суттєвими, хоча й значно зменшувалися[27][28].
Першим на ці розбіжності звернув увагу Бенджамін Пірс 1848 року. Розглядав їх і Саймон Ньюкомб 1874 року, але він дійшов висновку, що їх не може спричиняти транснептунова планета: вона мала б бути такою великою, що її б уже виявили. Однак кілька астрономів зайнялися передбаченнями нових планет на основі відхилень у русі відомих або виходячи з аналізу орбіт комет[27][29]. Найзначнішими були роботи Персіваля Ловелла та Вільяма Генрі Пікерінга[26].
Пікерінг, починаючи з 1908 року, спрогнозував на основі нерегулярностей руху відомих планет кілька нових. 1919 року одну з них («планету O») невдало шукали в обсерваторії Маунт-Вілсон, і лише згодом виявилося, що Плутон, який дійсно був недалеким від її розрахованого положення, все ж потрапив на 4 зроблені там знімки[29][30].
Проте більша, ніж попередніх дослідників, заслуга у відкритті нової планети належить Персівалю Ловеллу. Він зробив велику роботу з обчислення її орбіти на основі збурень у русі Урана[Прим. 4] і 1905 року почав на своїй обсерваторії пошуки, особливо інтенсивні в 1906–1907 та 1914–1916 роках. Однак знайти планету не вдавалося, і 1916 року Ловелл розчарувався, припинив черговий етап пошуку і невдовзі помер. Згодом, коли Плутон уже було відкрито, його все ж знайшли на двох фотопластинах, відзнятих у цій обсерваторії 1915 року[31][28][32][29].
Клайд Томбо з саморобним телескопом
Продовженню пошуків заважав довгий і дорогий судовий процес із вдовою Ловелла, яка намагалася відсудити залишені ним обсерваторії гроші[28][32]. Відновити цю роботу вдалося лише 1929 року. Спеціально для цього замовили астрограф із апертурою 32,5 см, знімки якого охоплювали велику ділянку неба (12×14°), а гранична зоряна величина при витримці в одну годину сягала 17m. В січні 1929 для роботи з ним на обсерваторію запросили астронома-аматора Клайда Томбо. У квітні, остаточно налаштувавши телескоп, він почав фотографування неба[33][34]. Плутон потрапив уже на десятий знімок, але знову лишився непоміченим[32][28] (усього відомо біля 15 його спостережень, зроблених до відкриття[29][35], причому найдавніші з них сягають 1909[35] або навіть 1908[36] року). До вересня було відлагоджено методику пошуків, яка полягала в зйомці ділянок неба поблизу протилежної Сонцю точки три рази з інтервалом у кілька діб. Порівнюючи на блінк-компараторі[ru] дві фотоплатівки, шукали об'єкти, що за цей час змістилися, а третя слугувала для перевірки. Перегляд знімків потребував багато праці через гігантську кількість (до сотень тисяч) зірок; додаткові проблеми створювали змінні зорі та дефекти платівок. Нарешті 18 лютого 1930 року Томбо виявив на знімках, зроблених 23 та 29 січня, рухомий об'єкт, мала швидкість якого свідчила про розташування за орбітою Нептуна. Він знайшовся й на контрольному знімку за 21 січня. Цей об'єкт перебував у сузір'ї Близнят і мав 15-ту величину — на 2m слабше, ніж очікував Ловелл[33][34][37].
13 березня 1930 року, в день 75-річчя Ловелла і в 149-у річницю відкриття Урана, директор Ловеллівської обсерваторії Весто Слайфер оголосив про відкриття дев'ятої планети Сонячної системи такою телеграмою: «Систематичні багаторічні пошуки, що доповнюють дослідження Ловелла щодо транснептунової планети, призвели до виявлення об'єкта, що протягом семи тижнів мав швидкість руху і траєкторію, що узгоджуються з даними транснептунового тіла…»[32][38].