Pachycephalosaurus is een geslacht van uitgestorven plantenetende dinosauriërs behorend tot de Marginocephalia en meer in het bijzonder tot de Pachycephalosauria, dat tijdens het Laat-Krijt, ongeveer 66 miljoen jaar geleden, in het gebied van het huidige Noord-Amerika leefde.
Vanaf het midden van de negentiende eeuw zijn fossielen van Pachycephalosaurus gevonden. Die bestonden eerst uit kleine stukken bot zodat het niet duidelijk was om wat voor dier het ging. De typesoort werd in 1931 benoemd als Troodon wyomingensis. Pas na betere vondsten kreeg het geslacht in 1943 zijn naam Pachycephalosaurus, die 'dikhoofdsauriër' betekent, wat voor de soortnaam de nieuwe combinatie Pachycephalosaurus wyomingensis opleverde. Er werden ook twee andere soorten van het geslacht benoemd, maar tegenwoordig wordt gedacht dat de fossielen daarvan bij P. wyomingensis horen.
De naam Pachycephalosaurus werd gegeven omdat het dier een zeer dik schedeldak bezat dat een hoge bolling vormde bovenop zijn kop. Die welving was niet gevuld met hersens maar bestond uit massief been dat tot 22,5 centimeter dik was. De geleerden zijn het er niet over eens wat het doel was van de dikke schedel. Volgens sommigen botsten de mannetjes, vechtend om de vrouwtjes, met hun koppen tegen elkaar. Andere wetenschappers denken dat het bot daarvoor niet sterk genoeg was en dat de bolle kop diende om mee te pronken.
Van Pachycephalosaurus is misschien alleen de schedel teruggevonden. Het kan echter zijn dat twee kleinere geslachten die in zijn gebied voorkwamen, Dracorex en Stygimoloch, in feite de jongen zijn van Pachycephalosaurus. In dat geval is meer van het skelet bekend. Pachycephalosaurus was het grootste bekende lid van de groep Pachycephalosauria. In de populair-wetenschappelijke boeken wordt zijn omvang echter vaak overdreven. Soms geeft men een lengte op van wel acht meter met een gewicht tot twee ton, maar de vondsten wijzen op ongeveer 4,5 meter, wat een gewicht van hoogstens een paar honderd kilo oplevert. Pachycephalosaurus had een grote en vooraan spitse kop, die achteraan voorzien was van beenpunten. Met een snavel en vrij kleine tanden scheurde het dier planten aan stukken die in de grote buikholte verteerd werden. Hij had een korte nek, een zeer brede buik en staart, korte voorpoten en lange achterpoten waarmee hij kon wegrennen voor de roofdieren in zijn gebied, zoals Tyrannosaurus rex. Pachycephalosaurus was een van de laatste grote dinosauriërs en is misschien uitgeroeid door de inslag van een grote meteoriet aan het eind van het Krijt.
Vondst en naamgeving De eerste resten van Pachycephalosaurus werden vermoedelijk in 1859 of 1860 gevonden door de verzamelaar Ferdinand Vandiveer Hayden nabij de bron van de Missouri in de Lanceformatie van Montana. Het specimen, ANSP 8568, werd echter niet herkend als dat van een dinosauriër maar in 1872 door Joseph Leidy beschreven als het huidpantser van een onbestemd reptiel of zoogdier en benoemd als Tylosteus ornatus. In 1979 berichtte Donald Baird dat het in feite een stuk schedelbeen van Pachycephalosaurus was; dit zou betekenen dat de geldige naam Tylosteus zou zijn. Baird diende echter met succes een petitie in bij het ICZN om de gangbare naam Pachycephalosaurus te handhaven als nomen conservandum, nadat hij eerder beargumenteerd had dat het beschouwd zou moeten worden als een nomen oblitum.
Ook daarna werden kleinere fragmenten gevonden zonder dat die als behorend tot een aparte soort herkend werden, zoals UNHM 8295, een stuk schedel in 1909 opgegraven door Charles Hazelius Sternberg
De soort werd als zodanig voor het eerst benoemd in 1931 door Charles Whitney Gilmore als Troodon wyomingensis. De soortaanduiding is een verwijzing naar Wyoming. In die tijd werd nog aangenomen dat Troodon, in feite een kleine vleesetende theropode, verwant was aan zekere plantenetende dinosauriërs; beide groepen waren slechts op hun tanden gedetermineerd. De benoeming was gebaseerd op een gedeeltelijke schedel, in 1930 door George Fryer Sternberg gevonden in de Lanceformatie in Niobrara County, het holotype USNM 12031. In 1936 beschreef Gilmore een tweede fossiel van de soort, CM 3180, een meer complete schedel, in de Lanceformatie van Wyoming gevonden door William Utterback. left|thumb|AMNH 1696 left|thumb|DMNS 469 In 1943 benoemden Barnum Brown en Erich Maren Schlaikjer een apart geslacht Pachycephalosaurus. De geslachtsnaam is afgeleid van het Klassiek Griekse παχύς (pachys), 'dik', en κεφαλή, (kephalè), 'hoofd', een verwijzing naar het dikke schedeldak. T. wyomingensis werd de typesoort en de soortnaam gerecombineerd naar Pachycephalosaurus wyomingensis. Behalve Gilmores materiaal werden twee andere kleine fragmenten ook aan deze soort toegewezen: USNM 7806 en USNM 8295. Barnum en Schlaikjer baseerden de vorming van een nieuw geslacht op nieuw fossiel materiaal, op basis waarvan ook twee andere soorten werden benoemd. De eerste was P. grangeri op grond van AMNH 1696, de grootste en meest complete bekende schedel, in 1940 door rancher William Winkley in Carter County gevonden in de Hell Creek-formatie van Montana. De soortaanduiding eert een van de opgravers, wijlen Walter Granger. De tweede was P. reinheimeri op grond van DMNS (eerder CM) 469, een schedeldak in 1922 door Philip Reinheimer gevonden in Corson County in South Dakota uit de Lanceformatie. Beide soorten worden na een revisie door Peter Galton uit 1971 gezien als jongere synoniemen van P. wyomingensis dat hiermee de enige valide soort blijft.
Van Pachycephalosaurus zijn vrijwel alleen schedelbeenderen beschreven; andere belangrijke exemplaren zijn BNHM R8648, van onduidelijke herkomst en beschreven in 1979, USNM 264304 en CCM 87-1, beschreven in 1989, en VRD 13, door Jack Horner beschreven in 2004. Een uitzondering vormt TMP 97.27.4, een dijbeen met een lengte van 441 millimeter.
Alle formaties waarin specimina gevonden zijn, stammen uit het laatste Maastrichtien, uit lagen die 66,8 tot 65,5 miljoen jaar oud zijn. Mogelijk schedelmateriaal is in 2015 ook gemeld uit de Scollardformatie van Alberta, Canada.
Op grond van juveniel materiaal, skeletdelen behorend aan nog niet volgroeide individuen, werd in 1983 de pachycephalosauriër Stygimoloch en in 2006 de pachycephalosauriër Dracorex benoemd. In 2009 stelde Horner dat het hier slechts om jongen van Pachycephalosaurus zou gaan; een paratype van Stygimoloch, YPM 335 door Othniel Charles Marsh in 1896 beschreven, was door Brown in 1943 al aan een Pachycephalosaurus sp. toegeschreven. Horners stelling werd in 2010 ondersteund door een studie van Nicholas Longrich. Alle specimina daarnaast toegeschreven aan Pachycephalosaurus waren van volwassen exemplaren met uitzondering van UCMP 134979, dat volgens een studie van Horner uit 2004 echter niet eenduidig aan de soort kon worden toegeschreven; in 2009 voegde Horner daaraan nog MOR 560 en UCMP 556708 toe, een stuk schedelhoorn en een schedeldakafgietsel, beide van onvolgroeide dieren. right|thumb|Een afgietsel van "Sandy" De mogelijkheid dat de fossielen van onvolwassen pachycephalosauriërs uit de Hell Creek- en Lanceformaties in feite aan Pachycephalosaurus zouden toebehoren, heeft belangrijke consequenties voor diens taxonomie en anatomie. Robert Sullivan stelde in 2006 dat Tylosteus in feite tot Dracorex behoorde en stelde voor de naam weer te verwijderen van de lijst van nomina oblita, zodat Dracorex een jonger synoniem zou worden. Als het slechts om onvolwassen pachycephalosauri zou gaan, vervalt hiervan de relevantie. Op 5 juni 1994 ontdekte commercieel verzamelaar Michael Triebold in de Sandy Quarry een van de meest complete bekende skeletten van een pachycephalosauriër, dat 'Sandy' gedoopt werd en waarvan de afgietsels aan tientallen musea over de hele wereld verkocht werden. Het specimen is nog niet beschreven maar paleontoloog Dale Russell meende dat het om een klein mannelijk exemplaar ging van Pachycephalosaurus. Andere onderzoekers echter kwamen tot de conclusie dat het om een fossiel van Stygimoloch ging. Mocht die laatste echter een jonger synoniem van Pachycephalosaurus zijn, dan zou dat betekenen dat een belangrijk deel van het skelet toch bekend is.
Beschrijving Algemene bouw 230px|right|thumb|"Sandy" kan een beeld geven van de lichaamsbouw Van, althans volwassen exemplaren van, Pachycephalosaurus wyomingensis zijn geen complete skeletten teruggevonden; alleen schedelbeenderen zijn met grote zekerheid aan de soort toe te schrijven. Zelfs de onderkaken zijn onbekend. Ook ontbreekt een moderne gedetailleerde beschrijving. De meeste afgietsels die in musea getoond worden zijn aangevuld met gereconstrueerde stukken en daarmee geen betrouwbare bron van informatie. Er kan daarom slechts een zeer algemene aanwijzing gegeven worden over de algemene bouw van het dier. Als lid van de Ornithischia had het vermoedelijk de oorspronkelijke kenmerken van die groep: het was een tweevoeter met korte voorpoten waarvan de staartbasis verstijfd was door verbeende pezen. Meer bijzondere eigenschappen zijn af te leiden uit het feit dat het tot de Pachycephalosauria behoorde: het bezit van een korte versterkte nek; een tamelijk lage bouw; een vrij platte romp en een platte en sterk verbrede staartbasis. left|thumb|Een groottevergelijking met een mens Omdat de schedel vrij groot is en de rest van het skelet onbekend werden de afmetingen van Pachycephalosaurus eerst sterk overschat met een lengte van acht meter en een gewicht van enkele tonnen. Eind jaren tachtig werden die schattingen sterk teruggeschroefd tot vier à vijf meter lengte, een heuphoogte van een meter en een gewicht van zo'n tweehonderd kilo. Gregory S. Paul schatte in 2010 echter dat AMNH 1696 toch een lengte van 6,2 meter bereikt zou hebben en een gewicht van 450 kilogram.
Schedel 250px|right|thumb|Een afgietsel van AMNH 1696 Bij AMNH 1696, het grootste exemplaar, heeft de schedel een bewaarde lengte van 642 millimeter; een stuk van de snuit ontbreekt nog. De schedel van Pachycephalosaurus is achteraan breed en hoog (363, respectievelijk 320 millimeter bij AMNH 1696) en loopt naar voren spits toe, met een smalle snuit die voor pachycephalosauriërs vrij lang is (195 millimeter). Het grootste deel van de schedel (een lengte van 252 millimeter bij AMNH 1696) bevindt zich desalniettemin achter de oogkassen en de beenderen daar zijn als het ware meegetrokken door de uitgroei naar achteren van de bovenste schedelbeenderen. De bovenkant van de schedel is sterk gewelfd en bestaat voor een groot deel uit een bollend gesloten stuk bot. Die dichte bouw is ook een kenmerk van de overige schedelbeenderen die sterk vergroeid zijn. De normale grote schedelopening vóór de oogkas, de fenestra antorbitalis, is geheel gesloten en de bovenste slaapvensters zijn ook volledig gereduceerd; de onderste slaapvensters zijn teruggebracht tot spleetvormige gaten. De achterste opening in het verhemelte ontbreekt. De massiviteit van de schedel wordt nog versterkt door ornamenten in de vorm van hoorntjes aan de achterrand, de zijkant en boven op de snuit, die gevormd zijn door vastgegroeide huidverbeningen ofwel osteodermen. Ook op de rest van de schedel zijn sporen van kleinere platte osteodermen of althans stukken schedel die veranderd zijn in reactie op bovenliggende huidverbeningen.