Після відкриття Нептуна (1846) було висловлено чимало гіпотез про існування в Сонячній системі ще віддаленішої планети або іншого масивного тіла (наприклад, коричневого карлика). Це, зокрема, гіпотези про , Тіхе, Немезиду, дев'яту планету тощо. Станом на 2020 рік доказів існування подібних об'єктів нема, хоча невеликих тіл за орбітою Нептуна відомо багато.

Пошуки планет поза Нептуном почалися ще в середині XIX ст. На початку XX ст. велику роботу в цьому напрямку виконав Персіваль Ловелл. Його пошуки ґрунтувалися на відмінностях між розрахованою й фактичною орбітою Урана. Ловелл вважав, що ці відхилення зумовлені гравітацією нової планети, яку він називав .

Здавалося, що відкриття Плутона, здійснене Клайдом Томбо 1930 року, підтверджує гіпотезу Ловелла, і аж до 2006 р. Плутон офіційно вважався дев'ятою планетою. Однак 1978 р. з'ясувалося, що маса Плутона надто мала, щоб його гравітація впливала на газові гіганти. Це зумовило новий короткочасний спалах зацікавлення до пошуків десятої планети, але на початку 1990-х рр. вони майже припинилися, оскільки дані космічного зонда «Вояджер-2» показали, що відхилення орбіти Урана від розрахункової пояснюються недооцінкою маси Нептуна. Після 1992 р. внаслідок відкриття численних невеликих крижаних об'єктів, орбіти яких подібні до орбіти Плутона, постало питання про те, чи слід і далі вважати Плутон планетою, чи, може, його і його «сусідів» потрібно виділити в окремий клас об'єктів. Хоча найбільші тіла цієї групи пропонували вважати планетами, у 2006 році Міжнародний астрономічний союз перекваліфікував Плутон і його найбільших сусідів на карликові планети, і в Сонячній системі залишилося лише вісім планет.

Сучасна астрономічна спільнота здебільшого схиляється до думки, що Планети X не існує. Утім, гіпотезою про існування невідкритої транснептунової планети деякі астрономи пояснюють аномалії в русі об'єктів зовнішньої частини Сонячної системи. У масовій культурі й навіть у деяких астрономічних колах терміном «Планета X» називають будь-яку невідкриту планету зовнішньої частини Сонячної системи, безвідносно до її стосунку до гіпотези Ловелла.

Давні гіпотези

У 1840-х рр. французький математик Урбен Левер'є, застосовуючи закони ньютонівської (класичної) механіки, проаналізував збурення орбіти Урана і висунув гіпотезу, що вони спричинені гравітацією ще невідкритої планети. Левер'є визначив, яким має бути положення цієї нової планети на небі й надіслав свої розрахунки німецькому астрономові Йоганну Готфріду Ґалле. 23 вересня 1846 року, уночі одразу після отримання листа, Ґалле разом зі своїм учнем Генріхом Луї д'Арре відкрили Нептун — саме там, де вказав Левер'є. Але в русі газових гігантів — Урана й Нептуна — все одно спостерігалися невідповідності. Їх розглядали як свідчення на користь того, що за орбітою Нептуна існує ще одна планета.

Ще до відкриття Нептуна побутувала ідея, що пояснити всі невідповідності наявністю лише однієї планети не можна. 17 листопада 1834 року британський астроном-любитель повідомив британському королівському астрономові Джорджеві Ері про свою розмову з французьким астрономом . Гассі сказав, що коли він висловив Бувару ідею про те, що незвичний рух Урана може пояснюватися гравітаційним впливом ще не відкритої планети, той повідомив, що така ідея теж спадала йому на думку і що він вже обговорював її з Петером Андреасом Ганзеном, директором Зіберзьскої обсерваторії в Готі (Тюрингія, Німеччина). На думку Ганзена, повністю пояснити рух Урана наявністю лише одного космічного тіла не можна, тому він припустив, що за орбітою Урана є ще дві планети.

1848 року Жак Бабіне піддав сумніву розрахунки Левер'є, стверджуючи, що спостережувана маса Нептуна є меншою, а орбіта — більшою, ніж той передбачав. Бабіне висунув гіпотезу, що за орбітою Нептуна має існувати інша планета з масою, приблизно у 12 разів більшою від маси Землі, — він назвав її «Гіперіон» (не плутати з однойменним супутником Сатурна). Левер'є відкинув гіпотезу Бабіне, кажучи:Не існує абсолютно нічого, за допомогою чого можна було б визначити положення іншої планети, за винятком гіпотез, у яких уява грала надто велику роль.1850 року Джеймс Фергюсон, астроном-асистент у Військово-морській обсерваторії США, зауважив, що він «загубив» зорю, яку спостерігав, — GR1719k. Лейтенант Метью Маурі, керівник обсерваторії, назвав випадок свідченням на користь того, що то була нова планета. Подальші пошуки не дали змоги виявити «планету» в іншому положенні, а в 1878 р. Петерс (CHF Peters), директор обсерваторії коледжу Гамільтона у Нью-Йорку, продемонстрував, що зоря насправді не зникла: попередні результати були наслідком людської помилки.

1879 року Каміль Фламмаріон зауважив, що афелії комети 1862 III (комети 1862 III) та 1889 III становлять відповідно 47 та 49 а. о., і зробив припущення, що відстань відповідає орбітальному радіусу невідомої планети, яка перетворила їхні орбіти на еліптичні. Астроном на підставі цих фактів дійшов висновку, що поза Нептуном повинні існувати дві планети. Виходячи з того, що афелії чотирьох комет сягають відстані приблизно 100 а. о., а афелії наступних шістьох — аж 300 а. о., він розрахував орбітальні елементи пари гіпотетичних транснептунових планет. Ці розрахунки виявились тотожними до тих, які незалежно вирахував інший астроном (David Peck Todd), що дало підстави вважати їх дійсними. Утім, скептики заперечували, що орбіти комет, які брали участь у розрахунках, надто невизначені для отримання надійних результатів.

У 1900 і 1901 рр. директор Гарвардської обсерваторії Вільям Генрі Пікерінг здійснив дві спроби відшукати транснептунові об'єкти. Першу з них розпочав данський астроном Ханс Еміль Лау (Hans Emil Lau): дослідивши дані щодо орбіти Урана з 1690 по 1895 рр., він дійшов висновку, що пояснити невідповідності його орбіти наявністю лише однієї транснептунової планети не можна, і висунув припущення щодо положень двох планет, наявність яких, на його думку, могла би їх пояснити. Друге пошукове дослідження почалося, коли Гебріел Даллет (Gabriel Dallet) припустив, що рух Урана можна пояснити наявністю однієї транснептунової планети на відстані 47 а. о. Пікерінг погодився перевірити пластинки на наявність будь-яких підозрілих планет. В обох випадках нічого знайти не вдалося.

1911 року індійський астроном Венкатеш Кетакар (Venkatesh P. Ketakar) повторно проаналізував схеми руху супутників Юпітера, створені П'єром-Симоном Лапласом, і, застосувавши їх до зовнішніх планет, висунув припущення про існування двох транснептунових планет, яким він дав назви Брахма і Вішнуhttps://web.archive.org/web/20090225135119/http://www.new.dli.ernet.in/rawdataupload/upload/insa/INSA_1/20005abd_18.pdf. Три внутрішні Галілеєві супутники Юпітера — Іо, Європа і Ганімед — перебувають у складному резонансному русі з відношеннями 1:2:4 («резонанс Лапласа»). Кетакар припустив, що Уран, Нептун і гіпотетичні транснептунові планети теж пов'язані резонансом на кшталт Лапласового. За цими розрахунками, для Брагми середня відстань мала б становити 38,95 а. о., а орбітальний період — 242,28 земного року (резонанс 3:4 із Нептуном). Плутон, який було відкрито через 19 років по тому, обертається навколо Сонця на середній відстані 39,48 а. о. і має орбітальний період 248 земних років — тобто параметри його орбіти виявилися близькими до припущених Кетакаром (Плутон перебуває в резонансі 2:3 з Нептуном). Кетакар не робив жодних припущень щодо елементів орбіти, крім середньої відстані й періоду. Як саме Кетакар їх розрахував, невідомо; другу планету, про існування якої він казав, Вішну, знайдено не було.

Планета Ікс

Історія 1894 р. за допомогою Вільяма Пікерінга заможний бостонець Персіваль Ловелл заснував Ловеллівську обсерваторію у Флегстаффі (Аризона, США). 1906 року, прагнучи знайти пояснення загадок орбіти Урана, він розпочав масштабний проект із пошуку транснептунової планети, яку він назвав «Planet X». У цій назві присутня гра слів: «X» тут символізує невідоме і вимовляється як буква X, а не римська цифра «10»; водночас «Planet X» сприймається як «Десята планета» (хоча Планета Ікс мала би стати дев'ятою, а не десятою). Ловелл сподівався відстежити Планету Ікс, аби повернути довіру до себе як до науковця, адже ця довіра значно зменшилася через його висміювану науковим загалом віру в те, що каналоподібні візерунки на поверхні Марса є каналами, створеними високорозвиненими істотами.

Передусім Ловелл зосередив зусилля на пошуках у районі екліптики, поблизу площини якої проходять орбіти всіх планет. Використовуючи 5-дюймову фотокамеру, він за допомогою збільшувального скла вручну проаналізував понад 200 тригодинних експозицій, але не знайшов жодної планети. У той час Плутон перебував надто високо над площиною екліптики і не потрапив на ділянку пошуків. Перевіривши можливі прогнозовані місця, Ловелл здійснив другий етап пошуку; він тривав з 1914 по 1916 рр. 1915 року він опублікував свої «Мемуари про транснептунову планету» (Memoir of a Trans-Neptunian Planet), у яких дійшов висновку, що Планета Ікс має масу приблизно всемеро більшу від маси Землі (тобто половину маси Нептуна) й обертається навколо Сонця на середній відстані 43 а. о. Він припустив, що Планета Ікс — це великий об'єкт із низькою густиною й високим альбедо — як у газових гігантів. За таких характеристик її диск мав би розмір приблизно одну кутову секунду, а її видима зоряна величина становила б 12—13 — тобто вона мала бути досить яскравою, щоб її помітити.

Незалежно від Ловелла Пікерінг 1908 року заявив, що, проаналізувавши нерегулярності орбіти Урана, він виявив дев'яту планету. Ця гіпотетична планета — він назвав її «Планета О», оскільки наступною буквою після «N» (Нептун) є «O» — має середній орбітальний радіус 51,9 а. о. та орбітальний період 373,5 року. На пластинках, узятих у його обсерваторії в Арекіпі (Перу), знайти планету з такими характеристиками не вдалося. Згодом британський астроном продемонстрував, що нерегулярності, спостережувані в русі Урана, майже щезають, якщо врахувати його пересування по довготі. Ловелл, незважаючи на свої близькі стосунки з Пікерінгом, самостійно відкинув можливість існування Планети О, зауваживши:Цю планету дуже слушно назвали «О» — адже це ніщо.(в англійській мові «О» означає «нуль», «ніщо»). Пікерінг не знав, що на чотири фотографічні пластинки, отримані астрономами обсерваторії Маунт-Вілсон під час пошуків Планети О 1919 року, потрапив, зокрема, і Плутон: це з'ясувалося багато років по тому. Пікерінг продовжував робити припущення про існування багатьох інших транснептунових планет аж до 1932 р., називаючи їх P, Q, R, S, T та U. Жодну з них не було знайдено.

Відкриття Плутона

Через несподівану смерть Ловелла 1916 року пошуки Планети Ікс тимчасово припинилися. За словами його друга, неспроможність знайти цю планету «майже вбила його». Констанція Ловелл, вдова Персіваля Ловелла, аби заволодіти мільйоном доларів спадку чоловіка, поступово втягнула обсерваторію в тривалі юридичні тяжби. Унаслідок цього пошуки Планети Ікс не вдавалося завершити протягом кількох років.

1925 року обсерваторія отримала скляні диски для нового 13-дюймового ширококутного телескопа для продовження пошуків, сконструйованого на кошти Джорджа Ловелла, брата Персіваля. 1929 року директор обсерваторії Весто Мелвін Слайфер, не довго вагаючись, передав роботу з пошуку планети Клайду Томбо — 22-річному фермеру з Канзасу, який щойно прибув до Ловеллівської обсерваторії; Слайфера вразили його астрономічні малюнки.