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与海王星比较起来，冥王星的发现则显得非常曲折。不少人曾仿效前人的方法，想从天王星和海王星所受吸引力的方向，来推测它的位置，但是结果一直让人失望。
冥王星是一颗比海王星还要远的星体，运行更慢。在海王星上看太阳，已不见太阳的圆面，仅看到一个光亮的点。落到冥王星上的太阳光很少，经它反射到达地球的光就更加微乎其微。正是由于冥王星又小，又暗，而且运行又慢，所以科学家们对它的研究几乎一筹莫展。
20世纪初，美国天文学家皮克林主张用照相的方法去搜寻这颗遥远的星体，由于拍摄位置的特殊性，这个历史性的任务就落在了汤博的肩膀上。而恰巧在这时，德国有一家仪器公司发明了更为先进的拍摄仪器和方法，这种仪器和方法能够在星象中看清楚某一颗星星位置的移动。汤博利用了这一仪器，耐心地坐在内视仪前，一张一张地观察底片。由于一张底片上星象很多，必须分成若干区，每一次只能校核十几个星点，在确认每一个星点都不跳动后才能通过。所以，任何微小的疏忽都可能前功尽弃。这项工作既要有耐心，还要有清醒的头脑。
直到1930年1月，汤博完成了金牛座40万颗星的检核工作，仍一无所获。下一个天区是双子座，这里靠近银河，暗星密聚，工作更是异常繁重。汤博日复一日，不间断地工作。1930年2月28日下午4时，他发现一个小星点，在相隔六天拍摄的两张底片上只移动了3～4毫米，同预计中的新星体又暗又慢的特点相符合。他欣喜若狂，但没有立即宣布这个发现。在以后的两个星期里，他又连续对该天区拍照，确认这是一个新星体后，于3月13日才将结果公布于世，这就是后人熟知的冥王星。