星系的自洽动力学模型：精确测量超大黑洞的质量及暗晕的质量分布

M-σ关系是理解黑洞和星系共同演化的基石，但目前它的斜率和內禀弥散尚有很大的不确定性。基于轨道迭加的自洽动力学模型是目前同时测量黑洞和暗晕质量最成功的方法之一。我们将以此类模型为主要工具，结合更多高精度数据，来精确测量更多黑洞的质量，并研究影响黑洞质量测量的几种系统因素。这些因素包括：在模型中包括暗晕后，可能得到更加准确的黑洞质量；由星系的倾角（inclination）不确定性引起的误差；以及棒旋星系中的黑洞质量是否系统地偏低。我们的初步结果显示在考虑了系统因素后现有M-σ关系的高端可能需要显著地向上修正。.另外结合外围半径处球状星团和恒星的运动学数据，我们的动力学模型也可以同时给出暗晕的质量分布。我们将系统地与测量暗晕质量的其他独立方法比较（如发射X射线气体的方法），并检验宇宙学数值模拟的理论预言。

理解黑洞与星系共同演化的关键问题之一就是确定M-σ关系。本课题主要使用基于轨道迭加的动力学模型精确测量了典型大质量椭圆星系的黑洞质量以及它们之中暗晕的质量分布；研究了星系的倾角（inclination）不确定性引起的误差；以及已经棒旋星系在的黑洞质量是否系统地偏低。我们的结果显示在考虑了系统因素后现有M-σ关系的高端可能需要显著地向上修正，这与最近一些国际同行的结果一致。M-σ关系的另一个方面是测量椭圆星系（或者漩涡星系中核球）的恒星速度弥散σ。我们银河系处在现有M-σ关系很靠下的位置，其中一个主要原因是因为银河系的核球是一个伪核球。我们的研究发现银河系的核球很可能是一个由盘自身的动力学不稳定产生的伪核球，而不是通常认为的经典核球。并且银河系的核球中存在一个奇特的X型结构。这些伪核球的研究都可以用来解释为什么类似银河系的星系系统地偏离M-σ关系。