Plutone è un pianeta nano orbitante nelle regioni periferiche del sistema solare, con un'orbita eccentrica a cavallo dell'orbita di Nettuno; fu scoperto nel 1930 da Clyde Tombaugh e inizialmente classificato come il nono pianeta.
Il nuovo corpo celeste venne battezzato in onore di Plutone, divinità romana dell'Oltretomba; le prime lettere del nome, PL, sono anche le iniziali dell'eminente astronomo Percival Lowell che per primo ne postulò l'esistenza. Il suo simbolo astronomico è la versione stilizzata delle iniziali di Lowell.

Precedentemente considerato un pianeta vero e proprio, il 24 agosto 2006 Plutone è stato declassato a pianeta nano dall'Unione Astronomica Internazionale, ricevendo il nome di 134340 Pluto. In virtù dei suoi parametri orbitali, Plutone è anche considerato un classico esempio di oggetto trans-nettuniano. Plutone è stato assunto quale elemento di riferimento della classe dei pianeti nani trans-nettuniani, denominati ufficialmente plutoidi dalla Unione Astronomica Internazionale.

❖ Osservazione dalla Terra

La magnitudine apparente di Plutone dalla Terra è pari a 14,5, mentre il suo diametro angolare è soltanto in media di 0,14 secondi d'arco, caratteristiche che ne rendono difficile l'osservazione dalla Terra e che giustificano la sua individuazione solamente nella prima metà del XX secolo.

❖ Storia delle osservazioni

Si sospettava da tempo l'esistenza di un pianeta esterno rispetto a quelli già noti, a causa del fatto che Urano e Nettuno sembravano muoversi in modo diverso dal previsto, come se fossero perturbati dall'attrazione gravitazionale di un altro oggetto.

Alle stesse conclusioni arrivarono William Henry Pickering e Percival Lowell all'inizio del Novecento. Perfino lo scrittore H. P. Lovecraft aveva ipotizzato, sulla base di calcoli astronomici, l'esistenza di un altro pianeta oltre Nettuno.

La tecnica delle perturbazioni aveva già riportato un grande successo nel 1846, quando Nettuno era stato scoperto allo stesso modo.
Seguendo le previsioni teoriche, Plutone fu scoperto presso l'Osservatorio Lowell, in Arizona, il 18 febbraio 1930, dopo lunghe ricerche, per mezzo del confronto di lastre fotografiche impressionate pochi giorni prima, il 23 e il 29 gennaio, da Clyde Tombaugh.

Dopo che l'osservatorio ebbe ottenuto fotografie di conferma, la notizia della scoperta fu telegrafata all'Harvard College Observatory il 13 marzo 1930.

Il pianeta fu in seguito ritrovato in fotografie risalenti al 19 marzo 1915.

Plutone fu trovato quasi esattamente nella posizione prevista dai calcoli teorici, per cui inizialmente si credette di aver trovato il corpo perturbatore.

Col passare degli anni le misurazioni rivelarono tuttavia che Plutone era di gran lunga troppo piccolo per spiegare le perturbazioni osservate e si pensò quindi che non si potesse trattare dell'ultimo pianeta del sistema solare. Partì quindi la caccia al decimo pianeta, il cosiddetto Pianeta X - un gioco di parole basato sul fatto che la X è il numero romano del 10 ed è anche il simbolo dell'incognito. La questione fu risolta solo nel 1989, quando l'analisi dei dati della sonda Voyager 2 rivelò che le misure della massa di Urano e Nettuno comunemente accettate in precedenza erano lievemente sbagliate.

Le orbite calcolate con le nuove masse non mostravano alcuna anomalia, il che escludeva categoricamente la presenza di qualunque pianeta più esterno di Nettuno con una massa elevata. La scoperta di Plutone fu in definitiva casuale, trovandosi il pianeta al posto giusto nel momento giusto mentre si dava la caccia a qualcos'altro.

❖ Parametri orbitali

Plutone possiede un'orbita molto eccentrica e notevolmente inclinata rispetto all'eclittica, e in un breve periodo della sua rivoluzione si trova più vicino al Sole di Nettuno.

Tuttavia i 2 oggetti orbitano in risonanza 2:3, e quindi non si verificano incontri ravvicinati tali da perturbare l'orbita di Plutone. A partire dagli anni novanta del XX secolo sono stati scoperti diversi planetoidi della fascia di Edgeworth-Kuiper in risonanza orbitale 2:3 con Nettuno: oggi tali corpi vanno sotto la denominazione comune di plutini, e Plutone ne è considerato il prototipo.

❖ Atmosfera

Il sistema di Plutone non è mai stato visitato da alcuna sonda spaziale, e pertanto molte misurazioni relative alla sua natura fisica sono approssimative e non confermate.

Si ritiene comunque che esso possieda una debole atmosfera, composta prevalentemente da metano gassoso, quindi da argon, azoto, monossido di carbonio, ossigeno.

Probabilmente la pressione atmosferica, comunque estremamente bassa, varia sensibilmente al variare della distanza del corpo dal Sole e con il ciclo delle stagioni: è presente quando il pianeta nano si trova vicino al perielio, nel momento in cui la pressione al suolo raggiungerebbe dai 3 ai 160 microbar, mentre a distanze maggiori dal Sole congela e precipita sulla superficie.

❖ Superficie

La superficie di Plutone, composta da ghiaccio d'acqua e di metano, non è uniforme, come dimostrano le sensibili variazioni di albedo riscontrabili dalla Terra nel corso della rotazione del pianeta. Una mappa a bassa risoluzione è stata realizzata fra il 1994 e il 1996 a partire da osservazioni effettuate grazie al telescopio spaziale Hubble, ma i dettagli visibili sono pochi. Sembra vi siano macchie più chiare, probabilmente composte di azoto e metano solido, che riflettono la debole luce presente, contrastando con il resto della superficie più scura, probabilmente costituita da antiche pianure laviche.
Una nuova mappa è stata realizzata tramite 12 osservazioni effettuate dal telescopio spaziale Hubble nel 2002 e 2003 e ha rivelato sostanziali mutazioni nella topografia plutoniana, sulla cui natura ci si interroga tuttora.

È plausibile che l'avanzamento delle stagioni (nel 2002-2003 Plutone era nella sua primavera) possa provocare l'evaporazione dell'azoto ghiacciato dal suolo dell'emisfero maggiormente irradiato dal sole e conseguenti precipitazioni nevose nell'emisfero opposto (nel 1987 il polo sud è uscito dalla sua notte invernale che dura 120 anni).

Nel corso delle osservazioni è stato anche riscontrato un aumento della tonalità rossa del pianeta rispetto agli anni precedenti, a fronte di una stabilità cromatica del suo satellite Caronte. Secondo l'astronomo Mike Brown, Plutone ha la superficie più cangiante di tutto il Sistema Solare. La temperatura superficiale si aggira tra i 40 e i 60 K.

❖ Struttura interna

La densità media di Plutone, pari a 2 volte quella dell'acqua, suggerisce che il suo interno sia costituito da un miscuglio di materiali rocciosi e di ghiaccio d'acqua e di metano (la presenza di quest'ultimo è stata dedotta dalle osservazioni sulla riflettività del suolo del pianeta a diverse lunghezze d'onda). L'oggetto sarebbe cioè composto in gran parte da ghiaccio e rocce silicatiche. Anche il nucleo sembra essere costituito in gran parte da silicati.

❖ Satelliti naturali

Plutone possiede 4 satelliti naturali conosciuti: il più massiccio, Caronte, fu identificato nel 1978, mentre altri 2, di dimensioni minori, Notte e Idra, sono stati scoperti nel maggio 2005.

La loro individuazione da parte di astronomi dell'Università Johns Hopkins è stata resa possibile dall'analisi delle fotografie scattate dal telescopio spaziale Hubble fra il 15 e il 18 maggio 2005; la loro esistenza è stata confermata con precovery dalle immagini dell'Hubble del 14 giugno 2002. Si ritiene che entrambi i 2 satelliti minori abbiano masse minori dello 0,3% di Caronte (o 0,03% della massa di Plutone).

Una ricerca approfondita condotta dalla Terra fino alla magnitudine visuale 27 e fino a una distanza di 5 secondi d'arco ha escluso l'esistenza di altri satelliti di dimensioni maggiori di 12 km. Il quarto satellite è stato scoperto tramite il telescopio spaziale Hubble il 28 giugno 2011 e altre immagini del 3 e del 18 luglio ne hanno confermato l'esistenza.

La sua scoperta è stata annunciata dalla NASA il 20 luglio 2011 e, in attesa di un nome definitivo, gli è stato provvisoriamente assegnato il nome S/2011 P 1 (P4)

❖ Caronte

Caronte possiede dimensioni non molto inferiori a Plutone; alcuni preferiscono quindi parlare di un sistema binario, giacché i due corpi orbitano attorno a un comune centro di gravità situato all'esterno di Plutone. Caronte è stato scoperto nel 22 giugno 1978 da Jim Christy; sulle lastre fotografiche di allora, riprese dall'osservatorio di Flagstaff in Arizona, era visibile come una protuberanza del disco di Plutone. Tuttavia la periodicità e la posizione di tale protuberanza fecero ben presto ipotizzare la presenza di un satellite (inizialmente denominato S/1978 P1).
Caronte ruota su se stesso con un movimento sincrono in 6,39 giorni, presentando sempre la stessa faccia a Plutone, come la Luna con la Terra.

Tuttavia lo stesso Plutone rivolge sempre il medesimo emisfero al proprio satellite principale. La loro rotazione presenta quindi una sincronia doppia, unica fra i corpi maggiori nel sistema solare. Si ritiene che la sua origine risalga a un impatto catastrofico fra Plutone e un asteroide; parte dei frammenti del planetoide originario si sarebbero poi riaggregati in orbita attorno a esso.

❖ Idra e Notte

Idra è il satellite più esterno del sistema, quello più a destra in entrambe le fotografie; esso è caratterizzato da una magnitudine apparente stimata in 22,96 ± 0,15 e ruota intorno al pianeta in 38,2 ± 0,8 giorni a una distanza media di 64 700 ± 850 km.

Ruota in senso antiorario sullo stesso piano orbitale di Caronte, in risonanza orbitale rispetto a quest'ultimo. Sembra essere il maggiore dei 2 nuovi satelliti, e stime basate sui valori probabili di albedo danno un diametro compreso tra 52 e 160 km.
Notte è il satellite visibile più in alto in entrambe le fotografie; la sua magnitudine apparente è pari a 23,41 ± 0,15, e ruota intorno a Plutone in 25,5 ± 0,5 giorni a una distanza media di 49 400 ± 600 km. Notte ruota in senso antiorario sullo stesso piano orbitale di Caronte, in risonanza orbitale 4:1 rispetto a quest'ultimo. Sembra essere il minore dei satelliti del sistema.

❖ Esplorazione di Plutone

La sonda New Horizons della NASA è stata lanciata il 19 gennaio 2006, dopo 2 giorni di rinvii per maltempo e problemi tecnici, alla volta di Plutone.

L'incontro con il pianeta nano avverrà nel 2015. Si tratterà di un fly-by, ossia di un sorvolo, perché la sonda non ha abbastanza carburante a bordo per rallentare e immettersi in orbita attorno all'oggetto; attualmente i piani di volo prevedono un avvicinamento massimo a circa 9.000 km di distanza dalla superficie plutoniana a una velocità relativa di circa 10 km/s, ma è prevedibile che il sorvolo avverrà più vicino al pianeta, grazie alla possibilità di correggere la rotta durante la missione.
La sonda si attiverà sin da circa 4 mesi prima dell'arrivo, momento in cui le fotografie di Plutone che potrà scattare saranno già migliori di quelle ottenibili dalla Terra o dal telescopio spaziale Hubble. Data l'enorme distanza dalla Terra e la bassa potenza disponibile, l'invio dei dati avverrà a velocità molto bassa, meno di un kilobit al secondo, e occuperà i mesi successivi all'incontro.

❖ Status planetario controverso

Fin dalle prime analisi di Plutone è emerso che il pianeta fosse un pianeta anomalo, la sua orbita era molto diversa da quella degli altri pianeti e la sua dimensione era modesta rapportata a quella degli altri pianeti.

Nel corso degli anni queste e altre considerazioni astronomiche hanno spinto alcuni astronomi a richiedere la riclassificazione del corpo celeste. Infine il 24 agosto 2006 l'Unione Astronomica Internazionale tramite votazione ha deciso di riclassificare il corpo celeste come pianeta nano. Questa decisione ha comportato lo scontento di alcune persone e di alcune istituzioni. Nel marzo 2009, il Congresso dello stato dell'Illinois ha votato una legge che ristabilisce lo status di Pianeta per Plutone.

L'Illinois è la patria natale di Clyde Tombaugh e quindi la perdita dello status di Pianeta da parte di Plutone era stata vissuta in modo negativo nello Stato.