ดาวพลูโต (อังกฤษ: Pluto; ดัชนีดาวเคราะห์น้อย: 134340 พลูโต) เป็นดาวเคราะห์แคระที่มีใหญ่ที่สุดรองจากอีริส ซึ่งเป็นวัตถุในแถบหินกระจาย ดาวพลูโตอาจจะเป็นวัตถุที่ใหญ่ที่สุดในแถบไคเปอร์[f] และอาจจะเป็นวัตถุพ้นดาวเนปจูนที่มีปริมาตรมากที่สุด มันเป็นวัตถุที่ใหญ่ที่สุดอันดับที่ 10 ในระบบสุริยะที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ ดาวพลูโตมีลักษณะเหมือนกับวัตถุอื่น ๆ ในบริเวณเดียวกัน กล่าวคือ ประกอบไปด้วยหินและน้ำแข็งเป็นส่วนใหญ่ และมีมวลประมาณ 1 ใน 6 ของดวงจันทร์ และมีปริมาตร 1 ใน 3 ของมันด้วย วงโคจรของดาวพลูโตมีความเยื้องศูนย์กลางมาก อยู่ที่ 30 ถึง 49 หน่วยดาราศาสตร์ (4.4 – 7.4 พันล้านกิโลเมตร) จากดวงอาทิตย์ หมายความว่าเมื่อดาวพลูโตอยู่ในตำแหน่งที่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด มันจะอยู่ใกล้กว่าวงโคจรของดาวเนปจูนเสียอีก แต่เนื่องด้วยการสั่นพ้องของวงโคจร ซึ่งป้องกันไม่ให้ดาวเนปจูนและดาวพลูโตปะทะกัน ในปี พ.ศ. 2557 ดาวพลูโตมีระยะห่างจากดวงอาทิตย์ประมาณ 32.6 หน่วยดาราศาสตร์ แสงจากดวงอาทิตย์ใช้เวลาประมาณ 5.5 ชั่วโมง ถึงจะไปถึงดาวพลูโตที่ระยะทางเฉลี่ย (39.4 หน่วยดาราศาสตร์)
ดาวพลูโตถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2473 โดยไคลด์ ทอมบอ และถูกจัดให้เป็นดาวเคราะห์ดวงที่ 9 ที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ สถานะการเป็นดาวเคราะห์ของมันเริ่มเป็นที่สงสัยเมื่อมีการค้นพบวัตถุประเภทเดียวกันจำนวนมากซึ่งถูกค้นพบในภายหลังในบริเวณแถบไคเปอร์ ความรู้ที่ว่าดาวพลูโตเป็นดาวเคราะห์หินขนาดใหญ่ที่เป็นน้ำแข็งเริ่มถูกคัดค้านจากนักดาราศาสตร์หลายคนที่เรียกร้องให้มีการจัดสถานะของดาวพลูโตใหม่ ในปี พ.ศ. 2548 มีการค้นพบอีริส วัตถุในแถบหินกระจาย ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าดาวพลูโต 27% ซึ่งทำให้สหพันธ์ดาราศาสตร์สากล (IAU) จัดการประชุมซึ่งเกี่ยวกับการตั้ง "นิยาม" ของดาวเคราะห์ขึ้นมาครั้งแรก ในปีเดียวกัน หลังสิ้นสุดการประชุม ดาวพลูโตถูกลดสถานะให้เป็นกลุ่ม "ดาวเคราะห์แคระ" แต่ยังมีนักดาราศาสตร์บางคนที่ยังคงจัดให้ดาวพลูโตเป็นดาวเคราะห์
ดาวพลูโตมีดาวบริวารที่ทราบแล้ว 5 ดวง ได้แก่ แครอน (มีขนาดใหญ่ที่สุด โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางเป็นครึ่งหนึ่งของดาวพลูโต) สติกซ์ นิกซ์ เคอร์เบอรอส และไฮดรา บางครั้งดาวพลูโตและแครอนถูกจัดเป็นระบบดาวคู่ เนื่องจากจุดศูนย์กลางมวลของวงโคจรไม่ได้อยู่ในดาวดวงใดดวงหนึ่งเฉพาะ ไอเอยูยังไม่มีการให้คำนิยามของระบบดาวเคราะห์แคระคู่อย่างเป็นทางการ และแครอนกลายเป็นดาวบริวารของดาวพลูโตอย่างเป็นทางการแล้ว
ในวันที่ 14 กรกฎาคม พ.ศ. 2558 ยานอวกาศนิวฮอไรซันส์กลายเป็นยานอวกาศลำแรกที่บินผ่านดาวพลูโตสำเร็จครั้งแรก ระหว่างเส้นทางนิวฮอไรซันส์ก็ได้เก็บข้อมูลต่าง ๆ เกี่ยวกับดาวพลูโตและดาวบริวารของมันไปด้วย
ในช่วงคริสต์ทศวรรษที่ 1840 อูร์แบ็ง เลอ แวรีเย ได้ใช้กลศาสตร์แบบฉบับเพื่อทำนายตำแหน่งของดาวเนปจูน ซึ่งในขณะนั้นยังไม่ถูกค้นพบ หลังจากที่พบว่าดาวยูเรนัสมีวงโคจรที่ไม่ตรงกับการคำนวณ การสำรวจดาวเนปจูนในช่วงปลายคริสต์ศตวรรษที่ 19 ได้นำพาให้นักดาราศาสตร์คาดเดากันว่าเหตุที่วงโคจรของดาวยูเรนัสคลาดเคลื่อนเนื่องด้วยแรงดึงดูดของดาวเคราะห์อีกดวงหนึ่งซึ่งถัดจากดาวเนปจูนออกไป
ในปี พ.ศ. 2449 เปอร์ซิวัล โลเวลล์ เศรษฐีนครบอสตัน ผู้ซึ่งก่อตั้งหอดูดาวโลเวลล์ ในแฟลกสแตฟฟ์ รัฐแอริโซนา ในปี พ.ศ. 2437 ได้เริ่มภารกิจการค้นหาดาวเคราะห์ดวงที่เก้า เขาได้ให้ชื่อไว้ว่า "ดาวเคราะห์ X" ในปี พ.ศ. 2452 โลเวลล์และวิลเลียม เอช. พิกเกอร์ริง ได้เสนอพิกัดดารศาสตร์ที่เป็นไปได้ของดาวเคราะห์นี้ โลเวลล์และทางหอดูดาวของเขายังคงดำเนินการค้นหาต่อไป จนกระทั่งโลเวลล์เสียชีวิตในปี พ.ศ. 2459 แต่ก็ไม่ได้ทำให้การค้นหาหยุดชะงักลง ก่อนที่โลเวลล์เสียชีวิต คณะสำรวจของเขาก็ได้ถ่ายภาพเบลอของดาวพลูโตสองภาพ ภาพแรกถ่ายเมื่อวันที่ 19 มีนาคม และอีกภาพถ่ายเมื่อวันที่ 7 เมษายน พ.ศ. 2458 แต่พวกเขาก็ไม่ได้ยอมรับในสิ่งที่พวกเขาพบ นอกจากนั้นยังมีการสำรวจ 14 ครั้งก่อนการค้นพบ โดยครั้งเก่าแก่ที่สุดมีขึ้นที่หอดูดาวเยอร์เกส เมื่อวันที่ 20 สิงหาคม พ.ศ. 2452
เนื่องจากการต่อสู้ทางกฎหมายของคอนสแตนซ์ โลเวลล์ ภรรยาหม่ายของเพอร์ซิวัล ผู้ที่พยายามนำส่วนได้กว่าหนึ่งล้านดอลลาร์ของหอดูดาวไปใช้เพื่อประโยชน์ส่วนตัว ทำให้การค้นหาดาวเคราะห์ X หยุดชะงัก จนกระทั่ง พ.ศ. 2472 เมื่อ เวสโต เมลวิน สลิเฟอร์ ได้ยื่นภารกิจการค้นหาดาวเคราะห์ X ให้กับ ไคลด์ ทอมบอ ซึ่งในขณะนั้นอายุได้ 23 ปี ผู้ที่ซึ่งมาถึงหอดูดาวโลเวลล์ หลังจากที่สลิเฟอร์สนใจในในตัวอย่างของภาพวาดทางดาราศาสตร์ของเขา
หน้าที่ของทอมบอคือการถ่ายภาพท้องฟ้ายามกลางคืนเป็นจำนวนหลายสิบภาพ แล้ววิเคราะห์แต่ละภาพว่ามีวัตถุใดในภาพเหล่านั้นที่เปลี่ยนตำแหน่ง โดยใช้ตัวเปรียบเทียบ เขาได้สลับภาพ 14 ภาพไปมา เพื่อสร้างการเคลื่อนที่เสมือนของวัตถุใดๆที่เปลี่ยนตำแหน่งหรือปรากฏขึ้นระหว่างภาพถ่าย ในวันที่ 18 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2473 ซึ่งการสำรวจล่วงเลยไปเกือบปีแล้ว ทอมบอค้นพบวัตถุชื้นหนึ่งที่เปลี่ยนตำแหน่งจากภาพถ่ายของวันที่ 23 และ 29 มกราคมของปีนั้น และได้ภาพคุณภาพต่ำที่ถ่ายเมื่อวันที่ 21 มกราคม เป็นตัวช่วยยืนยันการเคลื่อนที่นี้ หลังจากที่ทางหอดูดาวได้ตรวจสอบภาพถ่ายว่าถูกต้องแล้ว ข่าวของการค้นพบดาวเคราะห์ดวงใหม่ก็ถูกประกาศออกไปทางโทรเลขของหอดูดาวฮาร์วาร์ดคอลเลจ ในวันที่ 13 มีนาคม พ.ศ. 2473
การค้นพบนี้เป็นประเด็นใหญ่ไปทั่วโลก หอดูดาวโลเวลล์ ได้รับสิทธิในการตั้งชื่อวัตถุใหม่นี้ โดยได้รับชื่อที่ถูกเสนอมากกว่า 1,000 ชื่อจากทั่วทุกมุมโลก เรียงจากแอตลาสถึงไซมัล ทอมบอกระตุ้นให้สลิเฟอร์เร่งการตั้งชือวัตถุใหม่นี้ก่อนที่จะมีคนอื่นตั้งชื่อให้ คอนสแตนซ์ โลเวลล์ได้เสนอชื่อ ซุส แล้วเปอร์ซิวัล และสุดท้ายคอนสแตนซ์ แต่ชื่อเหล่านี้ก็ตกไป
ชื่อของพลูโต ตั้งตามชื่อของเทพเจ้าแห่งยมโลก ถูกเสนอโดยเวเนเทีย เบอร์นี (พ.ศ. 2461 – พ.ศ. 2552) นักเรียนหญิงวัย 11 ปีในอ็อกซฟอร์ด ประเทศอังกฤษ โดยเธอกำลังสนใจในเทพปกรณัมแบบฉบับ เธอเสนอชื่อนี้ระหว่างการสนทนากับฟัลคอนเนอร์ มาดาน ตาของเธอ อดีตบรรรณารักษ์ห้องสุมดโบดเลียนของมหาวิทยาลัยอ็อกซฟอร์ด และมาดานก็เสนอชื่อนี้ไปยังเฮอร์เบิร์ต ฮอลล์ เทอร์เนอร์ ศาสตราจารย์ดาราศาสตร์ และเขาก็นำไปบอกกับเพื่อนร่วมงานในสหรัฐอเมริกา
วัตถุนี้ถูกตั้งชื่ออย่างเป็นทางการเมื่อวันที่ 24 มีนาคม พ.ศ. 2473 โดยออกเสียงของสมาชิกในหอดูดาวโลเวลล์ที่คัดเลือกชื่อจนเหลือเพียงสามชื่อ ได้แก่ มิเนอร์วา (ซึ่งได้นำไปตั้งชื่อเป็นดาวเคราะห์น้อยแล้ว) โครนัส (ซึ่งไม่ได้รับความนิยมเนื่องจากถูกเสนอโดยนักดาราศาสตร์ไร้ชื่อเสียง ทอมัส เจฟเฟอร์สัน แจคสัน ลี) และพลูโต โดยสมาชิกทุกคนได้ลงคะแนนให้ชื่อพลูโตทั้งหมด ชื่อได้ถูกประกาศในวันที่ 1 พฤษภาคม พ.ศ. 2473 และจากการประกาศนี้มาดานได้มอบเงินจำนวน 5 ปอนด์ (เท่ากับ 300 ปอนด์ หรือ 450 ดอลลาร์สหรัฐ ใน พ.ศ. 2558) เป็นรางวัล
ชื่ออีกชื่อหนึ่งของดาวพลูโตได้รับแรงบันดาลใจจากข้อเท็จจริงที่ว่า สองอักษรแรกของชื่อ พลูโต เป็นตัวย่อของเปอร์ซิวัล โลเวลล์ ทำให้สัญลักษณ์ทางดาราศาสตร์ของดาวพลูโต (, Unicode U+2647, ?) ถูกสร้างขึ้นจากการประกอบกันของตัวอักษร P และ Lสัญลักษณ์ทางโหราศาสตร์ของดาวพลูโตคล้ายกับของดาวเนปจูน () แต่แค่มีวงกลมแทนที่ง่ามแหลมกลางของสามง่าม ()
ภายหลังชื่อนี้ได้รับความนิยมอย่างกว้างขวาง ในปี พ.ศ. 2473 วอลต์ ดิสนีย์ได้รับแรงบันดาลใจโดยเขาได้เสนอเพื่อนสุนัขของมิกกิเมาส์ ว่า พลูโต ถึงแม้ว่า เบน ชาร์ปสทีน ผู้ทำภาพเคลื่อนไหวของดิสนีย์ ไม่สามารถชี้ชัดได้ว่าทำไมชื่อนี้จึงถูกตั้งให้ ใน พ.ศ. 2484 เกลนน์ ที. ซีบอร์ก ตั้งชื่อธาตุที่ค้นพบใหม่ว่า ธาตุพลูโทเนียม ซึ่งตั้งชื่อตาม ดาวพลูโต ซึ่งเป็นการตั้งชื่อธาตุอย่างต่อเนื่องกับดาวเคราะห์ที่ค้นพบใหม่ล่าสุด ได้แก่ ยูเรเนียม ซึ่งตั้งชื่อตามดาวยูเรนัส เนปทูเนียม ซึ่งตั้งชื่อตามดาวเนปจูน
หลายภาษาใช้ชื่อพลูโตในรูปแบบที่ต่างกันออกไป[g] ในญี่ปุ่น โฮอิ โนะจิริเสนอว่าคำแปลว่า เมะอิโอเซอิ (??? แปลว่า ดาวแห่งเทพเจ้ายมโลก) และคำแปลนี้ยังถูกใช้ในภาษาจีน เกาหลี และเวียดนาม ภาษาอินเดียบางภาษายังคงใช้คำว่า พลูโต เป็นชื่อดาวเหมือนเดิม แต่อื่นๆ เช่น ภาษาฮินดี ใช้คำว่า ยามา เทพเจ้าแห่งความตายในเทพปกรณัมพุทธและฮินดู เช่นเดียวกับเวียดนามภาษาโปลินีเซีย ยังเชื่อมชื่อดาวกับชื่อของเทพเจ้ายมโลก เช่น ไวโร ในภาษาเมารี
ตอนที่พบดาวพลูโตครั้งแรก ความพร่ามัวและความไม่เชื่อมต่อของภาพถ่ายที่ได้ ทำให้เกิดความไม่แน่ชัดว่าจะเป็นดาวเคราะห์ X ของโลเวลล์ การประมาณค่ามวลของดาวพลูโตมีค่าน้อยลงเรื่อยๆในช่วงคริสต์ศตวรรษที่ 20
นักดาราศาสตร์คำนวณมวลของดาวพลูโตในขั้นต้น โดยประมาณจากผลกระทบของดาวยูเรนัสและดาวเนปจูน ในปี พ.ศ. 2474 มวลดาวพลูโตถูกคำนวณออกมาว่ามีค่าใกล้เคียงกับมวลโลก การคำนวณในปี พ.ศ. 2491 ได้ลดค่ามวลของดาวพลูโตลงไปอยู่ที่ใกล้เคียงกับมวลของดาวอังคาร ในปี พ.ศ. 2519 เดล ครูกชังค์ คาร์ล ฟลิชเชอร์ และเดวิด มอร์ริสันของมหาวิทยาลัยฮาวายคำนวณค่าความสะท้อนแสงของดาวพลูโตเป็นครั้งแรก และพบว่าค่าที่ได้ไปตรงกับค่าของน้ำแข็งมีเทน หมายความว่าดาวพลูโตจะต้องสว่างเป็นพิเศษสำหรับขนาดของมัน ดังนั้นดาวพลูโตจึงควรมีมวลน้อยกว่า 1% ของโลก (ความสะท้อนแสงของดาวพลูโตอยู่ที่ 1.3–2.0 เท่าของโลก)
ในปี พ.ศ. 2521 การค้นพบ แครอน ดาวบริวารของดาวพลูโต ได้กลายเป็นตัวช่วยในการคำนวณหาค่ามวลดาวพลูโต โดยได้ผลออกมาว่ามวลของดาวพลูโตมีค่าเท่ากับ 0.2% ของมวลโลก ซึ่งมีค่าน้อยเกินกว่าที่จะส่งผลกระทบต่อวงโคจรของดาวยูเรนัส ทำให้การค้นหาดาวเคราะห์ X ยังคงมีต่อไป นำโดยรอเบิร์ต ซุสตัน แฮร์ริงตัน แต่ก็ผิดพลาดไป ในปี พ.ศ. 2535 ไมลส์ สแตนดิช ใช้ข้อมูลของดาวเนปจูนที่ได้จากยานวอยเอจเจอร์ 2 ในปี พ.ศ. 2532 ซึ่งให้ค่ามวลของดาวเนปจูนน้อยลงไปกว่าค่าเดิม 0.5% ซึ่งเทียบได้กับมวลของดาวอังคาร ทำให้ต้องมีการคำนวณผลกระทบความโน้มถ่วงของวงโคจรดาวยูเรนัสใหม่ ด้วยค่าใหม่ที่ได้ ทำให้พวกเขาไม่จำเป็นที่จะต้องค้นหาดาวเคราะห์ X อีกต่อไป ทุกวันนี้ นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่เชื่อกันว่าดาวเคราะห์ X ที่โลเวลล์ได้กล่าวไว้นั้นไม่มีอยู่จริง โลเวลล์ได้ทำนายวงโคจรและตำแหน่งของดาวเคราะห์ X ในปี พ.ศ. 2458 ว่าวงโคจรและตำแหน่งของดาวเคราะห์ X จะอยู่ใกล้กับวงโคจรจริงของดาวพลูโตในเวลานั้นมาก เออร์เนสต์ ดับเบิลยู. บราวน์ ได้สรุปเกี่ยวกับการค้นพบดาวพลูโตว่าเป็นเหตุบังเอิญ แต่การสำรวจก็ยังคงมีต่อไป
นับตั้งแต่ พ.ศ. 2535 เป็นต้นมา วัตถุหลายชิ้นต่างถูกค้นพบว่าโคจรอยู่ในบริเวณเดียวกับดาวพลูโต แสดงให้เห็นว่าดาวพลูโตเป็นสมาชิกหนึ่งของบริเวณที่เรียกว่าแถบไคเปอร์ ทำให้สถานะการเป็นดาวเคราะห์ของมันเป็นข้อถกเถียง ด้วยคำถามที่ว่าดาวพลูโตควรจะถูกจัดรวมหรือแยกออกจากวัตถุแวดล้อมนั้น ตามพิพิธภัณฑ์หรือท้องฟ้าจำลองมักจะสร้างความขัดแย้งโดยนำดาวพลูโตออกจากการเป้นดาวเคราะห์ของระบบสุริยะ ท้องฟ้าจำลองเฮย์เดนที่กลับมาเปิดใหม่หลังการปรับปรุงในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2543 ก็มีดาวเคราะห์เพียงแปดดวงในแบบจำลองระบบสุริยะ ทำให้กลายเป็นประเด็นใหญ่ไปเกือบปีหลังจากนั้น
มีวัตถุจำนวนมากที่มีขนาดใกล้เคียงกับดาวพลูโตซึ่งถูกค้นพบในบริเวณเดียวกัน เป็นเหตุให้มีการถกเถียงว่าดาวพลูโตควรจะถูกจัดให้เป็นหนึ่งในวัตถุแถบไคเปอร์ เหมือนกับซีรีส พัลลัส จูโน และเวสตาที่สูญเสียสถานะการเป็นดาวเคราะห์ไปหลังจากที่ค้นพบดาวเคราะห์น้อยเป็นจำนวนมากในแถบเดียวกัน ในวันที่ 29 กรกฎาคม พ.ศ. 2548 มีการค้นพบ อีริส วัตถุพ้นดาวเนปจูนชิ้นใหม่ ซึ่งถูกประมาณกันว่าจะมีขนาดใหญ่กว่าดาวพลูโต ทำให้มันกลายเป็นวัตถุที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะที่ถูกค้นพบหลังปี พ.ศ. 2389 แต่เดิมตำแหน่งนี้เป็นของ ไทรทัน ตัวผู้ค้นพบอีริสเองก็เรียกมันว่าเป็นดาวเคราะห์ดวงที่สิบ ถึงแม้ว่าในเวลานั้นจะยังไม่มีมติอย่างเป็นทางการที่จะเรียกมันว่าดาวเคราะห์ คนอื่นๆในวงการดาราศาสตร์ได้ค้นพบข้อโต้แย้งที่หนักแน่นพอที่จะนำไปสู่การจัดประเภทของดาวพลูโตให้เป็นดาวเคราะห์แคระ
หัวข้อการอภิปรายเริ่มขึ้นในวันที่ 24 สิงหาคม พ.ศ. 2549 ด้วยไอเอยูได้สร้างคำนิยามของคำว่า "ดาวเคราะห์" อย่างเป็นทางการ ตามนิยามใหม่นี้ มีใจความสำคัญอยู่สามข้อสำหรับวัตถุที่จะถูกเรียกได้ว่าเป็นดาวเคราะห์:
ดาวพลูโตไม่เป็นไปตามนิยามข้อที่สาม เนื่องจากมันมีมวลแค่ 0.07 เท่าของมวลของวัตถุอื่นๆในบริเวณเดียวกัน (เมื่อเทียบกับโลกแล้ว โลกมีมวล 1.7 ล้านเท่าของวัตถุอื่นๆในบริเวณเดียวกัน) ไอเอยูจึงได้เสนอให้วัตถุที่เป็นไปตามนิยามสองข้อแรก เช่น ดาวพลูโต เป็นดาวเคราะห์แคระ ในวันที่ 13 กันยายน พ.ศ. 2549 ไอเอยูได้รวมดาวพลูโต อีริส และดิสโนเมีย ดาวบริวารของอีริส เข้าไปอยู่ในรายชื่อดาวเคราะห์น้อย โดยให้ชื่ออย่างเป็นทางการว่า "(134340) พลูโต", "(136199)" อีริส และ "(136199) อีริส I ดิสโนเมีย" ดาวพลูโตยังได้รับการรวมอยู่กับวัตถุที่ค้นพบในปี พ.ศ. 2473 มันควรที่จะได้รับเลข 1164 ถัดจาก 1163 ซากา ที่ถูกค้นพบเพียงไม่กี่เดือนก่อนหน้าดาวพลูโต
คาบการหมุนรอบดวงอาทิตยของดาวพลูโต คือ 248 ปีโลก วงโคจรของดาวพลูโตแตกต่างไปจากวงโคจรของดาวเคราะห์ดวงอื่น ซึ่งมีวงโคจรในลักษณะใกล้เคียงกับวงกลมและแบนราบไปกับระนาบสุริยวิถี แต่ดาวพลูโตมีค่าความเอียงของวงโคจรมาก (มากกว่า 17?) และความเยื้องศูนย์กลางก็มาก นั่นหมายความว่าในช่วงระยะเวลาหนึ่ง ดาวพลูโตจะโคจรใกล้ดวงอาทิตย์กว่าดาวเนปจูน จุดศูนย์กลางมวลของระบบดาวพลูโต-แครอนอยู่ในตำแหน่งใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดเมื่อวันที่ 5 กันยายน พ.ศ. 2532[h] และอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์กว่าดาวเนปจูนในวันที่ 7 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2522 และ 11 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2542
โดยรวมแล้ว วงโคจรของดาวพลูโตไม่มีความเสถียรภาพ ถึงแม้ว่าการประมวลผลจากคอมพิวเตอร์จะสามารถคำนวณตำแหน่งของดาวพลูโตได้ถึงหลายล้านปีข้างหน้า (ทั้งไปข้างหน้าและย้อนกลับ) แต่หลังจากที่คำนวณจนไปถึงช่วงเวลาเลียปูนอฟของ 10–20 ล้านปี และมากกว่านั้น การคำนวณจะเริ่มผิดพลาดมากขึ้น: ดาวพลูโตมีความว่องไวต่อรายละเอียดที่เล็กเกินกว่าจะวัดได้ของระบบสุริยะ ปัจจัยที่คาดเดาได้ยากเหล่านั้น เป็นตัวทำให้วงโคจรของดาวพลูโตค่อยๆมีการเปลี่ยนแปลง
แม้ว่า เมื่อมองจากมุมมองด้านบนแล้ว วงโคจรของดาวพลูโตปรากฏทับกันกับวงโคจรของดาวเนปจูน แต่ด้วยตำแหน่งของวัตถุทั้งสอง ทำให้วัตถุนั้นไม่ชนหรือแม้แต่จะเข้าใกล้กันเลย ซึ่งมีสาเหตุหลายประการ
โดยพื้นฐาน มีนักดาราศาสตร์บางคนพบว่าวงโคจรของดาวพลูโตไม่ได้ตัดกับดาวเนปจูน แม้เมื่อดาวพลูโตเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดหรือจะอยู่ในช่วงที่กำลังข้ามวงโคจร ตัวดาวยังอยู่ห่างจากวงโคจรของดาวเนปจูนอีกมาก วงโคจรของดาวพลูโตข้ามวงโคจรของดาวเนปจูนที่ 8 หน่วยดาราศาสตร์ เหนือดาวเนปจูน ซึ่งป้องกันการปะทะ และระนาบโคจรของดาวพลูโตยังเอียงกว่าของดาวเนปจูน 21?
ระนาบโคจรเพียงอย่างเดียว ไม่สามารถช่วยปกป้องดาวพลูโตได้มากพอ เพราะ การรบกวนจากดาวเคราะห์ข้างเคียง (โดยเฉพาะ ดาวเนปจูน) สามารถเบี่ยงเบนเส้นทางการโคจรของดาวพลูโต (เช่น การหมุนควงของวงโคจร) จนทำให้การปะทะกันมีความเป็นไปได้มากขึ้น กระบวนการป้องกันบางอย่างจึงต้องมีขึ้น โดยกระบวนการที่สำคัญที่สุด คือ การที่ดาวพลูโตและดาวเนปจูนเกิดการสั่นพ้องของวงโคจร โดยเมื่อดาวพลูโตโคจรรอบดวงอาทิตย์ไปได้สองรอบ แล้วดาวเนปจูนจะเคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์ได้สามรอบ และเมื่อวัตถุทั้งสองโคจรกลับมาในตำแหน่งแรกเริ่ม กระบวนการนี้ก็ยังดำเนินต่อไป โดยกินเวลาประมาณ 500 ปี ในแต่ละวัฎจักร 500 ปีนี้ เมื่อดาวพลูโตโคจรมาอยู่ในตำแหน่งที่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดดาวเนปจูนจะอยู่เยื้องหลังดาวพลูโตไปกว่า 50? เมื่อดาวพลูโตโคจรมาอยู่ในตำแหน่งนี้อีกครั้งหนึ่ง ดาวเนปจูนจะโคจรไปได้หนึ่งรอบครึ่ง ซึ่งเป็นไปในกรณีเดียวกันกับเมื่อดาวเนปจูนโคจรมาอยู่ในตำแหน่งที่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด นั่นทำให้ระยะห่างระหว่างดาวพลูโตกับดาวเนปจูนมีค่าเท่ากับ 17 หน่วยดาราศาสตร์ ซึ่งมากกว่าระยะห่างระหว่างดาวพลูโตกับดาวยูเรนัส (11 หน่วยดาราศาสตร์)
อัตราส่วนการโคจร 2:3 ระหว่างวัตถุสองวัตถุนี้มีเสถียรภาพสูงมาก และจะยังคงอยู่ไปอีกหลายล้านปี การป้องกันนี้ช่วยไม่ให้สองวัตถุมีปฏิสัมพันธ์ต่อกัน และวัฎจักรของมันกันจะวนซ้ำไปเรื่อยๆ และทำให้วัตถุทั้งสองไม่เคลื่อนผ่านเข้าใกล้กัน ดังนั้น แม้วงโคจรของดาวพลูโตจะไม่เอียงเลยก็ตาม มันก็จะยังคงไม่สามารถปะทะกับดาวเนปจูนได้อยู่ดี
ผลการศึกษาจำนวนมาก แสดงให้เห็นว่า ตลอดหลายล้านปีที่ผ่านมา ธรรมชาติไม่ให้วงโคจรของดาวพลูโตและดาวเนปจูนเกิดการเปลี่ยนแปลง ยังมีการสั่นพ้องและปฏิสัมพันธ์อีกมากที่ควบคุมรายละเอียดการโคจรและเสถียรภาพของดาวพลูโต
อย่างแรก คือ ระยะมุมจุดใกล้ศูนย์กลางที่สุดของดาวพลูโต ซึ่งคือมุมที่อยู่ระหว่างจุด ณ ตำแหน่งที่โคจรตัดระนาบสุริยะ กับจุด ณ ตำแหน่งที่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด โดยมีค่าไลเบรชันประมาณ 90? นั่นหมายความว่า เมื่อดาวพลูโตเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด มันก็จะอยู่ในตำแหน่งที่ห่างจากระนาบสุริยะมากที่สุดด้วย ซึ่งป้องกันการเคลื่อนที่เข้าหาดาวเนปจูน นี่ยังเป็นผลโดยตรงจากกลไกโคะซะอิ ซึ่งเกี่ยวข้องกับวัตถุที่มีค่าความเยื้องและความเอียงมาก ในกรณีของดาวเนปจูน ดาวเนปจูนมีไลเบรชันเท่ากับ 38? ทำให้การแยกเชิงมุมของจุดที่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดของดาวพลูโตกับวงโคจรของดาวเนปจูนอยู่ห่างกันมากกว่า 52? เสมอ (90?–38?) โดยแยกเชิงมุมที่มีค่าน้อยที่สุดจะเกิดขึ้นทุกๆ 10,000 ปี
อย่างที่สองคือ เส้นแวงของแอสเซนดิงโนดของสองวัตถุ ซึ่งคือจุดที่วัตถุทั้งสองข้ามเส้นสุริยวิถี โดยตำแหน่งนั้นจะอยู่ในอัตราส่วนที่ใกล้เคียงกกันด้วยการไลเบรชันค่าสูง เมื่อเส้นแวงของวัตถุทั้งสองอยู่ในตำแหน่งเดียวกัน กล่าวคือ สามารถลากเส้นตรงผ่านจุดตัดระนาบของวัตถุทั้งสองและดวงอาทิตย์ได้ เมื่อเกิดขึ้นแล้ว จุดที่ใกล้ที่สุดของดาวพลูโตจะอยู่ที่ 90? และด้วยเหตุนี้ ทำให้มันโคจรเข้ามาใกล้ดวงอาทืตย์ได้มากที่สุด เมื่อมันอยู่สูงจากดาวเนปจูนมากที่สุด รู้จักกันว่าเป็นซูเปอร์เรโซแนนซ์ 1:1 ดาวเคราะห์ยักษ์ทุกดวง โดยเฉพาะดาวพฤหัสบดี โคจรอยู่ในรูปแบบของซูเปอร์เรโซแนนซ์เช่นกัน
เพื่อเข้าใจถึงธรรมชาติของการไลเบรชัน จะต้องจินตนาการถึงมุมองจากขั้วโลก มองลงมาบนเส้นสุริยวิถีจากจุดอ้างอิงที่ไกลออกไป ที่ซึ่งดาวเคราะห์โคจรทวนเข็มนาฬิกา หลังจากที่พวกมันผ่านจุดตัดระนาบมาแล้ว ดาวพลูโตจะอยู่ภายในวงโคจรของดาวเนปจูนและเคลื่อนที่อย่างรวดเร็ว มุ่งหน้าสู่ดาวเนปจูนจากข้างหลัง แรงโน้มถ่วงอันแข็งแกร่งดึงวัตถุทั้งสอง จนเกิดโมเมนตัมเชิงมุม ซึ่งจะถูกส่งไปที่ดาวพลูโต จากดาวเนปจูน นี่ทำให้ดาวพลูโตมีวงโคจรที่ใหญ่ขึ้นเล็กน้อย ที่ซึ่งมันจะโคจรช้าลงเล็กน้อยเช่นกันตามกฎข้อที่สามของเคปเลอร์ เมื่อวงโคจรเกิดการเปลี่ยนแปลง มันก็จะค่อยๆมีผลกระทบให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของตำแหน่งที่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดกับเส้นแวงของดาวพลูโต (และทำมุมกับดาวเนปจูนน้อยลง) หลังจากกระบวนการนี้เกิดการทำซ้ำหลายครั้ง จนในที่สุดดาวพลูโตก็จะเคลื่อนช้าลงอย่างเพียงพอ และดาวเนปจูนก็จะเคลื่อนที่เร็วอย่างเพียงพอ นั่นจะทำให้ดาวเนปจูนเริ่มไล่ตามดาวพลูโต ณ ตำแหน่งตรงข้ามกับจุดที่เราเริ่ม แล้วกระบวนการนี้ก็จะผันกลับ โดยดาวพลูโตจะสูญเสียโมเมนตัมเชิงมุมแก่ดาวเนปจูน จนกระทั่งดาวพลูโตมีความเร็วมากพอที่จะไล่ตามดาวเนปจูนอีกครั้ง ณ ตำแหน่งแรกเริ่มของเรา กระบวนการทั้งหมดนี้กินเวลากว่า 20,000 ปี
มีวัตถุขนาดเล็กอย่างน้อยหนึ่งดวงที่เป็นดาวบริวารเสมือน ซึ่งก็คือ (15810) 1994 JR1 อันเป็นรูปแบบดาวบริวารที่โคจรแตกต่างออกไป วัตถุนี้เป็นดาวบริวารเสมือนของดาวพลูโตมากว่า 100,000 ปี และจะยังคงอยู่อย่างนั้นไปอีก 250,000 ปี โดยมีระยะเวลาการเกิดซ้ำอยู่ 2,000,000 ปี และอาจจะมีดาวบริวารเสมือนของดาวพลูโตอีก
คาบการหมุนรอบตัวเองของดาวพลูโต เท่ากับ 6.39 วันโลก ดาวพลูโตยังหมุนรอบตัวเองบน "ด้านข้าง" ของระนาบโคจร ด้วยค่าความเอียง 120? เช่นเดียวกับดาวยูเรนัส และฤดูบนดาวพลูโตก็แตกต่างออกไปมาก ที่ตำแหน่งอายันของมัน 1 ใน 4 ของพื้นผิวดาวพลูโตจะได้รับแสงอาทิตย์ตลอด ในขณะที่บริเวณที่เหลือจะอยู่ในความมืดตลอด
ปริมาณแสงที่ได้รับของดาวพลูโตมีค่าน้อยมาก มีค่าเท่ากับเวลาพลบค่ำบนโลก นาซาได้โพสต์เครื่องคำนวณ "เวลาพลูโต" ซึ่งใช้หาว่าเวลาใดที่แสงบนโลกจะเท่ากับแสงบนดาวพลูโตในวันที่ปลอดโปร่ง ตัวอย่างเช่น ในวันที่ 13 กรกฎาคม พ.ศ. 2558 ณ ตำแหน่งที่ตั้งของห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ประยุกต์ เวลาพลูโต คือ 20:38 น. 4 นาทีหลังจากดวงอาทิตย์ตกตอนเวลา 20:34 น. รายงานสำหรับพื้นที่นั้นโดย NOAA
เนื่องจากดาวพลูโตอย่ห่างจากโลกมาก การศึกษาแบบเจาะลึกจากโลกยังเป็นไปได้ยาก ในวันที่ 14 กรกฎาคม พ.ศ. 2558 ยานนิวฮอไรซันส์ของนาซาสำเร็จการบินผ่านระบบดาวพลูโต ซึ่งช่วยให้ทราบถึงข้อมูลเกี่ยวกับลักษณะภูมิประเทศของดาวพลูโตมากขึ้น
ผิวดาวพลูโตประกอบไปด้วยไนโตรเจนแข็งถึง 98% และน้ำแข็งมีเทนกับคาร์บอนมอนอกไซด์อีกจำนวนเล็กน้อย หน้าของดาวพลูโตที่หันเข้ามาแครอนประกอบไปด้วยน้ำแข็งมีเทนเป็นส่วนใหญ่ ต่างกับอีกด้านหนึ่งของดาวพลูโตซึ่งประกอบไปด้วยไนโตรเจนแข็งและคาร์บอนมอนอกไซด์เป็นส่วนใหญ่ ผิวของดาวพลูโตค่อนข้างที่จะแปลกประหลาด ด้วยความแตกต่างอย่างมากของสีและความสว่างของพื้นผิว ดาวพลูโตเป็นหนึ่งในดาวที่มีพื้นผิวตัดกันอย่างชัดเจน เช่นเดียวกับ ไอแอพิตัส ดาวบริวารของดาวเสาร์ สีของพื้นผิวเปลี่ยนจากสีดำถ่านไปยังสีส้มเข้มและสีขาว สีของดาวพลูโตคล้ายกับสีของไอโอ เนื่องจากมีเฉดสีเดียวกัน คือ สีส้ม ลักษณะภูมิลักษณ์บนดาวพลูโตที่สำคัญ เช่น ทอมบอเรจีโอ (Tombaugh Regio) หรือ "หัวใจ" (อาณาเขตสว่างขนาดใหญ่ในด้านตรงข้ามกับแครอน) คูลฮูเรจีโอ (Cthulhu Regio) หรือ "วาฬ" (อาณาเขตสีเข้มขนาดใหญ่ที่คลอบคลุมเกือบซีกของดาวพลูโต) และบราสนัคเคิล (แถบสีเข้มบริเวณเส้นศูนย์สูตรของดาวพลูโต)
ดาวพลูโตมีความหนาแน่นอยู่ที่ 1.87?0.06 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร เนื่องจากการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีได้ก่อให้เกิดความร้อนที่จะทำให้น้ำแข็งบนดาวละลาย และแยกชั้นกับหินอย่างชัดเจน นักวิทยาศาสตร์คาดว่าโครงสร้างภายในของดาวพลูโตมีความแตกต่างออกไป โดยแก่นของดาวจะประกอบไปด้วยหิน ล้อมรอบด้วยเนื้อโลกที่เป็นน้ำแข็งมีเทน เส้นผ่านศูนย์กลางของแก่นดาวถูกประมาณไว้อยู่ที่ 1,700 กิโลเมตร หรือ 70% ของเส้นผ่านศูนย์กลางดาวพลูโต แก่นดาวถูกคาดว่ายังคงจะมีความร้อนอยู่ ทำให้เกิดมหาสมุทรขนาดเล็กที่เกิดจากการละลายของน้ำแข็ง ในบริเวณ 100-180 กิโลเมตรระหว่างแก่นและเนื้อดาว
ดาวพลูโตมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2,372 กิโลเมตร และมีมวล 1.31 ? 1022 กิโลกรัม ซึ่งน้อยกว่ามวลของดวงจันทร์ 17.82 % (น้อยกว่าโลก 24 %) ดาวพลูโตมีพื้นที่ผิว 1.665 ? 107 ตารางกิโลเมตร หรือเทียบได้กับพื้นที่ผิวของประเทศรัสเซีย มีแรงโน้มถ่วงที่ผิวดาวเท่ากับ 0.063 g (เทียบกับโลกที่ 1 g)
การค้นพบ แครอน ดาวบริวารของดาวพลูโต ทำให้มีการกำหนดมวลของระบบดาวพลูโต–แครอนขึ้นใหม่ โดยใช้กฎการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ข้อที่สามของเคปเลอร์ จากการสำรวจดาวพลูโตที่สัมพันธ์กับแครอน ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถคำนวณเส้นผ่านศูนย์กลางของดาวพลูโตได้แม่นยำขึ้น และหลังจากที่มีการประดิษฐ์เลนส์ชนิดดัดแปลงได้ ทำให้มีการคาดเดาถึงรูปร่างได้แม่นยำขึ้น
ด้วยมวลที่น้อยกว่ามวลดวงจันทร์อยู่ 0.2 เท่า ทำให้ดาวพลูโตมีมวลน้อยกว่าดาวเคราะห์หินทั้งหมด แม้กระทั่งดาวบริวารเจ็ดดวง ได้แก่ แกนีมีด ไททัน คัลลิสโต ไอโอ ดวงจันทร์ ยูโรปา และไทรทัน แต่เดิมมวลของดาวพลูโตถูกคาดไว้มาก จนกระทั่งการค้นพบแครอน
ดาวพลูโตมีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่าสองเท่า และมีมวลมากกว่าหลายเท่าของดาวเคราะห์แคระ ซีรีส วัตถุที่ใหญ่ที่สุดในแถบดาวเคราะห์น้อย แต่มีมวลน้อยกว่าอีริส วัตถุพ้นดาวเนปจูนที่ถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2548 แม้ว่าดาวพลูโตจะมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2372 กิโลเมตร ซึ่งใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางโดยประมาณของอีริส (2,326 กิโลเมตร) ก็ตาม
การประเมินขนาดของดาวพลูโตซับซ้อน เนื่องด้วยชั้นบรรยากาศของดาวพลูโต และหมอกไฮโดรคาร์บอน ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2557 เลลลอช, เด เบอร์ก และคณะ ตีพิมพ์การค้นพบสารผสมมีเทนในชั้นบรรยากาศของดาวพลูโต ซึ่งทำให้ประเมินได้ว่า ดาวพลูโตควรมีขนาดใหญ่กว่า 2,360 กิโลเมตร ด้วย "การคาดเดาที่ดีที่สุด" คือ 2,368 กิโลเมตร ในวันที่ 13 กรกฎาคม พ.ศ. 2558 ภาพถ่ายและข้อมูลต่างๆ จากยานนิวฮอไรซันส์ ได้ประเมินเส้นผ่านศูนย์กลางของดาวพลูโตไว้ที่ 2,370 กิโลเมตร (1,470 ไมล์) ซึ่งภายหลังเปลี่ยนเป็น 2,372 กิโลเมตร (1,474 ไมล์) ในวันที่ 24 กรกฎาคม
ดาวพลูโตมีชั้นบรรยากาศที่ประกอบไปด้วยไนโตรเจน (N2) มีเทน (CH4) และคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) ซึ่งอยู่ในภาวะเป็นไอน้ำแข็งบนผิวดาวพลูโต จากผลการวัดของยานนิวฮอไรซันส์ ความดันที่ผิวดาวอยู่ที่ 1 ปาสกาล (10 ไมโครบาร์) น้อยกว่าประมาณ 1 แสน ถึง 1 ล้านเท่าของโลก วงโคจรของดาวพลูโตมีผลกระทบต่อชั้นบรรยากาศของมันเองด้วย เนื่องจากวงโคจรที่เยื้อง ทำให้ช่วงที่ดาวพลูโตอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ ชั้นบรรยากาศจะเกิดการแข็งตัวแล้วร่วงลงสู่ผิวดาว แต่เมื่อถึงช่วงที่ดาวพลูโตอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ อุณหภูมิพื้นผิวเพิ่มสูงขึ้น ทำให้น้ำแข็งเหล่านั้นระเหิดกลับขึ้นไปบนท้องฟ้า ความหนาของชั้นบรรยากาศดาวพลูโตสามารถเพิ่มสูงได้ถึง 1,670 กิโลเมตร แม้ชั้นบรรยากาศส่วนบนจะไม่มีรูปร่างที่แน่นอน นอกจากนี้เหนือขึ้นไปอีกยังมีชั้นของหมอกซึ่งหนาประมาณ 150 กิโลเมตร
การมีอยู่ของมีเทน ซึ่งเป็นแก๊สเรือนกระจกรุนแรง ในชั้นบรรยากาศของดาวพลูโต ทำให้เกิดการสลับที่ของอุณหภูมิ โดยอุณหภูมิในชั้นบรรยากาศสูงกว่าอุณหภูมิที่ผิวดาว
แม้ว่าดาวพลูโตจะเริ่มออกห่างจากดวงอาทิตย์ ในปี พ.ศ. 2545 ความดันบรรยากาศของดาวพลูโตสูงขึ้นกว่า 2 เท่าจากปี พ.ศ. 2531 อาจจะเป็นเพราะว่าขั้วโลกเหนือของดาวพลูโตได้รับแสงอาทิตย์เป็นครั้งแรก หลังจากที่อยู่ในความมืดกว่า 120 ปี ทำให้ไนโตรเจนแข็งบนขั้วโลกเกิดการระเหิด ส่วนขั้วโลกใต้ แม้ว่าจะไปอยู่ในความมืด แต่ก็ยังคงมีอุณหภูมิสูงพอที่จะป้องกันไม่ให้เกิดการควบแน่นขนาดใหญ่ และแก๊สที่สะสมในชั้นบรรยากาศก็ไปเพิ่มความดันบรรยากาศให้แก่ดาว
ดาวพลูโตมีดาวบริวารเท่าที่ทราบห้าดวง ได้แก่ แครอน ซึ่งมีการระบุครั้งแรกในปี พ.ศ. 2521 โดย เจมส์ คริสตี นักดาราศาสตร์, นิกซ์และไฮดรา ซึ่งถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2548 ทั้งคู่, เคอร์เบอรอส ถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2554 และสติกซ์ถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2555 วงโคจรของดาวบริวารเป็นวงกลม (ความเยื้องศูนย์กลาง < 0.006) และร่วมระนาบกับเส้นศูนย์สูตรของดาวพลูโต (ความเอียง < 1?) ฉะนั้นจึงเอียงประมาณ 120? เทียบกับวงโคจรของดาวพลูโต ระบบดาวบริวารของดาวพลูโตอัดกันอยู่อย่างหนาแน่นมาก โดยวงโคจรของดาวบริวารห้าดวงที่ทราบอยู่ใน 3% ชั้นในของบริเวณซึ่งวงโคจรตามทางจะเสถียร แครอนโคจรอยู่ใกล้ดาวพลูโตที่สุด โดยแครอนมีขนาดใหญ่พออยู่ในสภาวะสมดุลอุทกสถิตและสำหรับแบรีเซนเตอร์ของระบบให้อยู่นอกดาวพลูโต พ้นแครอนมีดาวบริวารดาวคู่ (circumbinary) ขนาดเล็กกว่าของดาวพลูโต ได้แก่ สติกซ์ นิกซ์ เคอร์เบอรอสและไฮดราตามลำดับ
คาบการโคจรของดาวบริวารของดาวพลูโตทุกดวงสัมพันธ์กันในระบบของการสั่นพ้องวงโคจร เมื่อการหมุนควงถูกนับด้วยแล้ว สำหรับคาบโคจรของสติกซ์ นิกซ์ และไฮดรา อยู่ในอัตราส่วน 18:22:23 นอกจากนี้สติกซ์ นิกซ์ เคอร์เบอรอส และไฮดรายังโคจรอยู่ในอัตราส่วน 3:4:5:6 โดยประมาณ ด้วยแครอนที่ซึ่งเข้าใกล้แล้วก็ถอยห่างจากกลุ่มดาวบริวารนี้ออกไป
ระบบดาวพลูโต–แครอนเป็นระบบหนึ่งที่แบรีเซนเตอร์เลยออกไปจากผิวของดาวดวงใหญ่ (617 พาโทรคลัส เป็นตัวอย่างขนาดเล็กหนึ่ง และดวงอาทิตย์กับดาวพฤหัสบดี เป็นตัวอย่างขนาดใหญ่ตัวอย่างเดียว) การเยื้องของแบรีเซนเตอร์และขนาดที่ใหญ่ของแครอนเมื่อเทียบกับดาวพลูโตแล้ว ได้ทำให้นักดาราศาสตร์บางคนเรียกมันว่าดาวเคราห์แคระคู่ ระบบนี้ยังมีลักษณะที่ไม่เหมือนกับระบบดาวเคราะห์ส่วนใหญ่ คือ การล็อกไทดัล กล่าวคือดาวพลูโตและแครอนจะหันหน้าเข้าหากันเสมอ ไม่ว่าจะเป็นตำแหน่งใดบนดาวดวงใดก็ตาม ดาวอีกดวงจะลอยค้างอยู่บนฟ้าอย่างนั้นเสมอ หรือไม่ลอยขึ้นมาเสมอ นี่ยังหมายความว่าคาบการหมุนรอบตัวเองของแต่ละดาวเท่ากับระยะเวลาที่พวกมันใช้โคจรรอบจุดศูนย์กลางแรงโน้มถ่วง
ในปี พ.ศ. 2552 การสังเกตจากหอดูดาวเจมินี แสดงให้เห็นว่าบนผิวแครอน มีแอมโมเนียไฮเดรตและผลึกน้ำอยู่ ซึ่งหมายความว่าบนผิวดาวยังเกิดการปะทุของน้ำอยู่
ดาวบริวารของดาวพลูโตถูกสันนิษฐานว่าก่อตัวจากการปะทะของดาวพลูโตกับวัตถุขนาดเดียวกันชิ้นหนึ่ง ในช่วงยุคแรกๆ ของระบบสุริยะ การปะทะได้ปลดปล่อยวัสดุที่ซึ่งภายหลังได้รวมตัวกันก่อเป็นดาวบริวารรอบๆดาวพลูโต ถึงอย่างนั้น เคอร์เบอรอสมีคาวมสะท้อนแสงต่ำกว่าดาวบริวารดวงอื่นมาก ซึ่งยากอธิบายด้วยการปะทะครั้งใหญ่
ต้นกำเนิดและตัวตนของดาวพลูโตเป็นปริศนาแก่นักดาราศาสตร์มาอย่างยาวนานแล้ว สมมติฐานแรกๆเกี่ยวกับดาวพลูโต ระบุว่าดาวพลูโตเคยเป็นดาวบริวารของดาวเนปจูนมาก่อน ก่อนที่จะถูกแรงโน้มถ่วงของไทรทันเหวี่ยงออกไป ภายหลังแนวคิดนี้ก็ถูกค้าน เนื่องจากพบว่าเป็นไปไม่ได้ที่ดาวพลูโตจะเป็นเช่นนั้น เพราะดาวพลูโตไม่เคยเข้าใกล้ดาวเนปจูนเลยสักครั้ง
ตำแหน่งจริงๆ ของดาวพลูโตถูกเปิดเผยออกมาเมื่อ พ.ศ. 2535 เมื่อนักดาราศาสตร์เริ่มทำการสำรวจวัตถุน้ำแข็งขนาดเล็กในบริเวณพ้นวงโคจรของดาวเนปจูนออกไปเช่นเดียวกับ ดาวพลูโต ทั้งขนาดและองค์ประกอบ กลุ่มวัตถุพ้นดาวเนปจูนนี้เชื่อว่าจะเป็นต้นกำเนิดของดาวหางคาบสั้น ปัจจุบัน ดาวพลูโต รู้จักกันว่าเป็นสมาชิกที่ใหญ่ที่สุดในแถบไคเปอร์[i] แถบของวัตถุซึ่งห่างออกไป 30–50 หน่วยดาราศาสตร์จากดวงอาทิตย์ ณ ปี พ.ศ. 2554 การสำรวจแถบไคเปอร์ใกล้จะเสร็จสมบูรณ์และวัตถุขนาดใกล้เคียงดาวพลูโตที่เหลือถูกคาดว่าจะอยู่ห่างออกไป 100 หน่วยดาราศาสตร์จากดวงอาทิตย์ หรือมากกว่านั้น ดาวพลูโตเหมือนกับวัตถุในแถบไคเปอร์อื่นๆ ตรงที่สมบัติของมันไปมีร่วมกันกับดาวหาง ตัวอย่างเช่น ลมสุริยะค่อยๆเป่าผิวของดาวพลูโตออกไปสู่อวกาศ นักดาราศาสตร์ยังเชื่อกันว่า ถ้าดาวพลูโตอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ในระยะเดียวกับโลกแล้ว ดาวพลูโตจะมีหางเช่นเดียวกับที่ดาวหางมี การคาดการณ์นี้ตกไปเนื่องด้วยข้อถกเถียงที่ว่าความเร็วหลุดพ้นของดาวพลูโตมีมากเกินไปที่จะเป็นเช่นนั้น
แม้ดาวพลูโตจะเป็นวัตถุในแถบไคเปอร์ที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยค้นพบไทรทัน ดาวบริวารของดาวเนปจูน ที่มีขนาดใหญ่กว่าดาวพลูโตเล็กน้อย มีลักษณะทางภูมิศาสตร์และภูมิอากาศคล้ายคลึงกับดาวพลูโต นั่นทำให้เชื่อกันว่าไทรทัน เดิมก็เป็นวัตถุในแถบไคเปอร์ที่ถูกดาวเนปจูนดึงมา อีริสมีขนาดใกล้เคียงกับดาวพลูโต (แต่มีมวลมากกว่า) แต่ก็ดูเหมือนว่าจะไม่ได้ถูกจัดรวมเป็นวัตถุในแถบไคเปอร์อย่างเคร่งครัดนัก มันดูค่อนข้างที่จะเป็นสมาชิกในแถบหินกระจายมากกว่า
เมื่อวันที่ 24 สิงหาคม พ.ศ. 2549 ที่ประชุมสหพันธ์ดาราศาสตร์สากลที่กรุงปราก สาธารณรัฐเช็ก ซึ่งประกอบด้วยนักดาราศาสตร์กว่า 2,500 คนจาก 75 ประเทศทั่วโลก ได้มีมติกำหนดนิยามใหม่ของดาวเคราะห์คือวัตถุทรงกลมที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ และอยู่ห่างจากดาวรอบข้างในวงโคจรของตัวเอง
ส่งผลให้ดาวพลูโตถูกปลดออกจากการเป็นดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ คงเหลือดาวเคราะห์เพียง 8 ดวง เนื่องจากดาวพลูโตไม่สามารถควบคุมแรงดึงดูดและวงโคจรของสิ่งต่างๆ ที่อยู่นอกระบบสุริยะ และให้ถือว่าดาวพลูโตเป็นดาวเคราะห์แคระ และวัตถุในระบบสุริยะ (นอกจากดวงอาทิตย์) ได้ถูกจัดใหม่เป็น 3 ประเภท คือ ดาวเคราะห์ ดาวเคราะห์แคระ และวัตถุขนาดเล็กในระบบสุริยะ
ผลที่ได้จากการลงมติ ทำให้ดาวพลูโตหลุดออกจากดาวเคราะห์ในระบบสุริยะดวงที่ 9 หลังจากอยู่ในระบบสุริยะมานานถึง 76 ปี รวมไปถึง อีริส ดวงที่ 10 ที่นาซ่าเป็นผู้ค้นพบ กลายเป็นดาวเคราะห์แคระ
นักดาราศาสตร์หลายคนมีความเห็นคัดค้านในเรื่องนี้ แต่ก็จำเป็นต้องยอมรับกับการที่มนุษย์ได้มีความรู้ในระบบสุริยะมากขึ้น ได้เห็นหลายสิ่งเพิ่มขึ้นจากอดีต
ดาวพลูโตอยู่ห่างไกลจากดวงอาทิตย์มากและได้รับแสงน้อย จึงมีอุณหภูมิต่ำมาก นักดาราศาสตร์จะได้ศึกษาดาวพลูโตและวัตถุในแถบไคเปอร์อย่างละเอียดในปี พ.ศ. 2558 เมื่อยานนิวฮอไรซันส์ของนาซา ซึ่งถูกปล่อยเมื่อวันที่ 19 มกราคม พ.ศ. 2549 เดินทางไปถึงวงโคจรของดาวพลูโตในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2558 ซึ่งยานจำเป็นต้องไปให้ทันเวลา เพื่อให้ทันศึกษาวิจัยดาวพลูโต เพราะหากเมื่อดาวพลูโตมีวงโคจรห่างไกลจากดวงอาทิตย์ ดาวพลูโตจะเข้าสู่ฤดูหนาวยาวนานถึง 62 ปี และจะทำให้บรรยากาศกลายเป็นน้ำแข็งและร่วงลงสู่ผิวดาว ทำให้ไม่สามารถวิจัยบรรยากาศของดาวที่แท้จริงได้ และจะทำให้เสียองค์ประกอบทางด้านเคมีที่สำคัญในการวิจัย รวมถึงอุณหภูมิ ลม และโครงสร้างบรรยากาศของดาวไปด้วย
วันที่ 11 มิถุนายน 2551 ที่ประชุมกรรมการบริหารสหพันธ์ดาราศาสตร์สากล ณ กรุงออสโล ประเทศนอร์เวย์ ได้กำหนดให้ดาวพลูโตเป็นวัตถุต้นแบบของกลุ่มวัตถุที่เรียกว่า "พลูตอยด์ (plutoid)" โดยถือได้ว่าเป็นกลุ่มย่อยของดาวเคราะห์แคระ ใช้เรียกดาวเคราะห์แคระที่อยู่ไกลกว่าวงโคจรของดาวเนปจูน
อ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "planet_years" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "Hamilton" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "AstDys-Pluto" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "jpldata" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "hubblesite2007.2F24" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "SSC2002" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "YoungBinzelCrane2000" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "BuieTholenHorne1992" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "Buie_mapmaking" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "Hubble2010" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "atmosphere2009" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "atmtemp" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "P4" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "Sternetal_2006" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "Jewitt2004" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "Hahn2005" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "Levison2007" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "Malhotra1995" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "pluto.jhuapl_First_Pluto_Sighting" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "IAU0804" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "geoff2006c" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "Ruibal-1999" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "Britt-2006" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "geoff2006a" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "newscientistspace" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "Buie2006_IAU_response" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "Overbye2006" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "Minkel2008" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "The_Great_Planet_Debate" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "PSIedu_press_release_2008-09-19" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "Discover_2009-JANp76" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "Science_News.2C_July_5.2C_2008_p._7" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "DeVore2006" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "Holden2007" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "Gutierrez2007" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "ILGA_SR0046" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้าอ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ชื่อ "Sapa-AP" ซึ่งนิยามใน <references> ไม่ถูกใช้ในข้อความก่อนหน้า
