超新星是与恒星死亡或瓦解有关、能量极高的爆炸现象。爆炸产生的天文源会迅速增亮，随后逐渐变暗，同时抛出的物质向太空膨胀。有些超新星的亮度能在短时间内媲美整个星系的总光度。超新星爆炸主要有两种机制：大质量恒星核心的引力坍缩，以及白矮星内部失控的热核燃烧。这两种机制的前身星、能量来源和遗留产物各不相同。(science.nasa.gov)
分类
超新星的分类主要依据观测特征，而非直接描述爆炸机制。天文学家通过光谱学，识别膨胀抛射物中的吸收和发射特征。II型超新星具有氢谱线，而I型超新星没有明显的氢谱线特征。I型又分为Ia、Ib和Ic三个亚型：Ia型在亮度达到峰值前后会出现一次电离硅的特征谱线；Ib型具有氦谱线；Ic型则既没有明显的氢谱线，也没有明显的氦谱线。(indico.cern.ch)
这种分类与爆炸机制的物理划分并不一一对应。Ib型、Ic型和II型通常由核心坍缩产生。Ib型和Ic型缺少氢谱线，表明其前身星已失去富氢包层；Ic型前身星的外层剥离得更为彻底。因此，质量损失以及与伴星的相互作用，会使核心坍缩机制大体相似的恒星呈现出不同的观测光谱。相比之下，Ia型属于热核爆炸。(eso.org)
核心坍缩爆炸
核心坍缩发生在诞生时质量约为太阳八倍或更高的恒星中，但这一界限取决于恒星的演化过程。在大质量恒星的一生中，核聚变所维持的内部条件为恒星提供支撑。接连发生的各个燃烧阶段可以形成富铁核心。铁族原子核的进一步聚变无法提供足够的能量，使核心继续抵抗引力，因此核心最终会变得不稳定。(science.nasa.gov)
随着核心收缩，电子俘获及其他过程产生数量巨大的中微子。坍缩使核心达到核物质密度，留下一个炽热、致密的核心，并产生激波。在中微子驱动的爆炸模型中，中微子沉积的能量有助于重新推动最初陷入停滞的激波。具体过程取决于多维流体运动以及前身星的结构，因此爆炸机制仍是计算模拟和观测研究的重要课题。(arxiv.org)
抛出的包层携带大量动能，而核心坍缩所释放的引力能大多以中微子的形式逸出。致密遗留天体可能成为中子星或黑洞。因此，可见的爆发现象只体现了这一事件总能量的一部分，仅凭光学观测无法揭示中心发生的一切。(heasarc.gsfc.nasa.gov)
热核爆炸
Ia型超新星源于双星系统中碳氧白矮星发生的失控核燃烧。可能的途径包括伴星向白矮星转移物质，以及两颗白矮星之间的相互作用或并合。这些途径各自的重要性仍在研究之中，不应假定所有Ia型超新星都具有同一种前身星情景。(nasa.gov)
白矮星由电子简并压力支撑。在经典的接近钱德拉塞卡极限模型中，当白矮星接近约1.4个太阳质量的质量上限时，就会发生失稳和点火。不过，热核爆炸模型也包括质量明显更低的白矮星发生的爆炸。快速燃烧释放出足够的能量，使通常的Ia型前身星彻底瓦解，而不是形成核心坍缩所特有的致密遗留天体。(heasarc.gsfc.nasa.gov)
爆炸会合成放射性镍-56。镍-56经钴-56衰变为铁-56，这一过程为后续加热提供了大部分能量，从而将放射性与亮度演化联系起来。辐射在膨胀抛射物中的输运也会影响观测到的光变曲线，因此亮度并不是对瞬时核燃烧速率的简单直接测量。(arxiv.org)
遗迹与化学增丰
抛射物与沿途扫集的周围气体共同形成超新星遗迹。最初，抛射物几乎自由膨胀；随着周围物质不断被卷入，其运动逐渐减慢。激波将气体加热至数百万度，产生强烈的X射线辐射。遗迹的形态既反映爆炸本身，也反映周围星际环境的差异，其中包括爆炸前已被抛出的物质。(heasarc.gsfc.nasa.gov)
超新星参与核合成，并将恒星演化和爆炸性燃烧过程中形成的化学元素散布出去。白矮星爆炸是铁族元素尤为重要的来源。遗迹中的激波还会加速带电粒子，使这些天体成为研究高能宇宙射线起源的重要实验室。因此，即使最初的光学暂现现象早已消退，仍然可以研究其化学组成、激波结构和粒子加速过程。(supernova.eso.org)
历史观测与宇宙学
1054年观测到的超新星形成了蟹状星云。其他得到广泛研究的历史爆炸还包括1572年和1604年观测到的超新星。位于大麦哲伦云的SN 1987A是一个尤为重要的现代案例：在其光学显现前后探测到的中微子，直接支持了核心坍缩的解释，也使人们能够研究仅凭光无法探知的内部状况。(chandra.harvard.edu)
Ia型超新星是宇宙学中很有价值的距离指示器。它们的亮度并不完全相同，但通过光变曲线测量，可以进行经验性的标准化。将推算出的光度与视亮度进行比较，即可估算距离；再结合红移测量，便能探究宇宙膨胀。对遥远超新星的观测确立了宇宙加速膨胀的证据，这一发现获得了2011年诺贝尔物理学奖，也是研究暗能量的核心依据。(lambda.gsfc.nasa.gov)