Una supernova è una violenta esplosione che si verifica come stadio di sviluppo in alcune stelle. Una supernova dura da poche settimane a mesi e durante questo periodo può rilasciare più energia di quanta ne emetterebbe il Sole in 10 miliardi di anni. Le supernovae sono in grado di eclissare le loro galassie ospiti. In una galassia delle dimensioni della Via Lattea, le supernove si verificano circa una volta ogni cinquant’anni.
Se una supernova si verificasse a 26 anni luce di distanza dalla Terra, eliminerebbe metà del nostro strato di ozono. Alcuni paleontologi incolpano una vicina supernova per l’evento di estinzione Ordoviciano-Siluriano, avvenuto circa 444 milioni di anni fa, durante il quale morì il 60% della vita oceanica. La supernova più brillante della storia umana è stata osservata nel 1006 da persone in tutta l’Eurasia, con le note più dettagliate provenienti dalla Cina. Con una luminosità compresa tra un quarto e la metà di quella della Luna piena, questa supernova era così brillante da proiettare ombre.
Le supernovae si verificano in due modi e sono corrispondentemente suddivise in tipi: supernovae di tipo I e supernovae di tipo II.
Una supernova di tipo I si verifica quando una nana bianca carbonio-ossigeno, un residuo stellare delle dimensioni della Terra rimasto da milioni di anni di combustione di idrogeno ed elio, accumula massa sufficiente per superare il limite di Chandrasekhar, che è 1.44 masse solari per un non -stella rotante. Al di sopra di questo limite, i gusci di elettroni negli atomi che compongono la nana non possono più respingersi e la stella collassa. Un oggetto stellare contenente circa la massa del Sole in uno spazio uguale alla Terra diventa ancora più piccolo, fino a raggiungere la temperatura e la densità necessarie per l’accensione del carbonio. In pochi secondi, una percentuale importante del carbonio nella stella si fonde in ossigeno, magnesio e neon, rilasciando energia equivalente a 1029 megatoni di TNT. Questo è sufficiente per far esplodere la stella a circa il 3% della velocità della luce.
Una supernova di tipo II viene anche chiamata supernova a collasso del nucleo. Succede quando una stella supergigante di oltre nove masse solari fonde elementi nel suo nucleo fino al ferro, che non fornisce più un guadagno netto di energia attraverso la fusione. Senza la produzione di energia netta, non può verificarsi alcuna reazione nucleare a catena e un nucleo di ferro si accumula fino a raggiungere il limite di Chandrasekhar precedentemente menzionato. A questo punto, collassa per formare una stella di neutroni, un oggetto che contiene la massa di un Sole in un’area di circa 30 km (18.6 mi) di diametro, la dimensione di una grande città. Anche la maggior parte della stella al di fuori del nucleo inizia a collassare, ma rimbalza contro la materia super densa della stella di neutroni, fondendo rapidamente tutti i restanti nuclei leggeri e creando un’esplosione di scala simile a una supernova di tipo I.
Poiché le supernove di tipo I hanno un rilascio di energia relativamente prevedibile, a volte vengono utilizzate come candele standard in astronomia, per misurare la distanza. Poiché la loro magnitudine assoluta è nota, la relazione tra magnitudine assoluta e apparente può essere utilizzata per determinare la distanza della supernova.