1978 yılında astronomlar, Plüton’u güneş sisteminin dokuzuncu gezegeni olarak değerlendirdi. Dünya’ya olan büyük uzaklığı -ortalama olarak üç milyar milin üzerinde- onun hakkında pek az şey bildikleri anlamına geliyordu, bunun arasında tam boyutu da bulunuyordu. 22 Haziran 1978’de Amerika Birleşik Devletleri Deniz Gözlemevi astronomu James W. Christy, Plüton’un yörünge parametrelerini daha iyi belirlemeye çalışırken, gözlemevinin Arizona’daki Flagstaff İstasyonu’ndaki 61 inç teleskopuyla çekilen gezegen fotoğraflarını inceledi.
Plüton’un bazı fotoğraflarda uzama veya şişme gösterdiğini fark etti. 1965’ten bu yana olan görüntüleri gözden geçirdi ve astronom Robert S. Harrington ile birlikte çalışarak, şişme olan fotoğrafların tahmin edilen Plüton dönüşü, 6.39 saatlik süre ile eşleşen öngörülebilir bir frekansta meydana geldiğini hesapladı. Şişmenin diğer olası nedenlerini elemeyi, Christy ve Harrington şişmenin Plüton’un etrafında 12,200 mil uzaklıkta dönen bir eş yörüngelediğini doğru bir şekilde sonuçlandırdılar. Keşiflerini 7 Temmuz’da Uluslararası Astronotik Birliği (IAU) aracılığıyla duyurdular.
Christy, Charon adını iki nedenle önerdi – ilk olarak, karısı Charlene’nin takma adı olan “Char” a biraz benziyordu ve ikinci olarak, Yunan mitolojisinde Charon, yeraltı dünyasında Hades veya Roma mitolojisinde Plüto ile yakından ilişkili olan feribotçuydu. 1985 yılında Plüto ve Charon, bir dizi karşılıklı tutulma ve örtme olayına başladı ve Harrington, bunların öngörüldüğü gibi gerçekleştiğini gözlemledi, bu da Charon’un Plüto’nun uydusu olarak varlığını doğruladı.
1994 yılında Hubble Uzay Teleskobu’nun Soluk Nesne Kamerası, Charon’u Plüto’dan ayrı bir nesne olarak gösteren ilk fotoğrafı çekti. Daha sonra yer tabanlı teleskopların geliştirmeleri de onları ana gezegeninden ayırt etmek için Charon’u göstermeye izin verdi. Charon’un keşfi, Plüto’nun boyut anlayışımızı geliştirdi – çapı 1,477 mil ve sadece Dünya kütlesinin %0.25’i.
Charon’un 753 mil çapı, güneş sisteminde ana gezegenine göre en büyük uydu olmasını sağlar ve astronomlar ikisini iki bedenin arasında ortak bir ağırlık merkezi etrafında dönen bir çift gezegen sistemi olarak kabul eder. İkilisi karşılıklı olarak gelgit kilidinde olduğu için Charon her zaman Plüto’ya aynı yüzü gösterir ve Plüto da her zaman Charon’a aynı yüzü gösterir. Ancak Dünya veya Hubble’dan gelen en iyi fotoğraflar bile Plüto veya Charon’un yüzeyleri hakkında pek fazla bilgi sunamadı. Bu, uzak dünyaları ziyaret eden ve yakından fotoğraflar çeken bir uzay aracını gerektiriyordu.
1989’a gelindiğinde, robotik uzay araçları Merkür’den Neptün’e kadar olan bilinen tüm gezegenleri ziyaret etmiş, sadece uzak Plüto keşfedilmemişti. Yıllar boyunca birkaç olası misyon önerildi ve NASA nihayet 2001’de ilk kez küçük uzak gezegen ve büyük uydusu Charon’un yakınından geçişini gerçekleştirmek üzere New Horizons misyonunu onayladı. Johns Hopkins Üniversitesi Uygulamalı Fizik Laboratuvarı (APL), Laurel, Maryland’de uzay aracını inşa etti ve işletti, ve Colorado, Boulder’daki Southwest Research Institute’ten Alan Stern baş araştırmacı olarak görev yaptı.
19 Ocak 2006’da New Horizons, Florida’daki Cape Canaveral Hava Kuvvetleri Üssü’nden Atlas V roketinin tepesinde kalkarak Plüto’ya dokuz yıl sürecek üç milyar mil yolculuğuna başladı. Ağustos 2006’da IAU, Plüto’nun tanımını bir gezegen değil, bir cüce gezegen olarak değiştirdi, ancak New Horizons, hızını artırmak için Şubat 2007’de Jüpiter’den yerçekimi yardımı kullanarak yoluna devam etti. New Horizons Plüto’ya ilerlerken, Hubble Uzay Teleskobu’nu kullanan bilim insanları, cüce gezegenin etrafında dönen dört çok daha küçük uydunun da keşfedilmesini sağladı. 14 Temmuz 2015’te uzay aracı nihayet hedefine ulaştı, Plüto sistemi üzerinden uçtu ve yedi enstrümanıyla yüzlerce gözlem tamamladı.
New Horizons’tan gelen görüntüler, Charon’un yüzeyini çeşitlilik gösteren, soğuk sıcaklıklara rağmen oldukça karmaşık olarak gösterdi. Keskin dağlar ve kanyonlar Charon’un Plüto’ya bakan yüzeyini böler, engebeli, çukurlu bir kuzey yarımkümesini daha pürüzsüz bir güney yarımkümesinden ayırır.
Charon’un yüzeyi çoğunlukla kirli su buzudur, sadece kutup bölgeleri, muhtemelen Plüto’dan fırlayan gaz tarafından üretilen ve uydusu tarafından yakalanan kızıl renkli organik madde ile kaplıdır. Charon’daki yüzey sıcaklıkları -396 ile -360 derece Fahrenheit arasında değişir. Bilim insanları, New Horizons’un Charon, Plüto ve uzay hakkında getirdiği bilgi hazinesini analiz etmeye devam ediyor.