Una supernova a instabilità di coppia è un tipo speciale di supernova, o esplosione stellare, che si verifica solo in stelle molto massicce (tra 130 e 250 masse solari), con velocità di rotazione da basse a moderate e bassa metallicità (principalmente costituite da idrogeno ed elio). ). In una supernova a instabilità di coppia, il nucleo della stella è così estremamente energetico che le collisioni tra raggi gamma e nuclei atomici provocano la creazione spontanea di coppie elettrone-positrone, sottraendo gran parte dell’energia termica e portando a un calo di pressione. Questa caduta di pressione provoca il collasso parziale della stella a causa della gravità.
Le regioni di collasso vengono rapidamente surriscaldate a temperature e pressioni estreme, causando la rapida fusione dei nuclei atomici e un enorme rilascio di energia. L’energia termica risultante è così grande che fa esplodere completamente la stella, senza lasciare nulla dietro. Tutte le altre supernove lasciano resti di buchi neri o di stelle di neutroni.
Si ritiene che le supernove a instabilità di coppia siano rare oggi, con un solo candidato notato nella recente storia astronomica: SN 2006gy, che è stata definita “l’esplosione stellare più brillante mai registrata”. Era dieci volte più potente di una supernova e, come altre esplosioni di supernova, veniva chiamata ipernova. Alcuni scienziati hanno proposto che le supernove con instabilità di coppia potrebbero lasciare un residuo di stella di quark, ma questo non è confermato.
Sebbene le supernove a instabilità di coppia siano raramente osservate nel presente, si pensa che fossero molto numerose in un lontano passato, tra le stelle primordiali, supermassicce e a bassa metallicità della Popolazione III. Queste sono le prime stelle a nascere dopo il periodo di oscurità di 100 milioni di anni successivo al Big Bang. Sono sufficientemente vecchi e distanti da essere praticamente inosservabili utilizzando la nostra attuale tecnologia di telescopi, sebbene il James Webb Space Telescope abbia ripreso la luce antica che si pensa fosse il debole bagliore delle stelle di Popolazione III.
Eta Carinæ è una stella della nostra galassia con così tanta massa (100-150 masse solari) che potrebbe esplodere in una supernova a instabilità di coppia alla fine della sua vita. Essendo a soli 4,500 anni luce di distanza dalla Terra, se dovesse esplodere, sarebbe così luminoso che sarebbe possibile leggere di notte usando la sua luce. La supernova sarebbe visibile anche di giorno, come la Luna. Fortunatamente, non sarebbe ancora abbastanza energetico da danneggiare in modo significativo l’atmosfera terrestre.