超新星是宇宙中非常罕見的一種天文現(xiàn)象,。根據(jù)科學家們的推測,，在超新星爆發(fā)時，釋放出的能量相當于1000多個百萬噸級的氫彈爆炸,。

這種超新星爆發(fā)時,，恒星會把絕大部分質(zhì)量都拋射掉，這就帶來了巨大的能量。在很短的時間內(nèi),，恒星的亮度會增加幾十萬倍,，在夜空中變得十分耀眼，像是一顆剛誕生的星,，所以被稱為新星,。如果恒星的爆發(fā)變得更為猛烈，亮度會在短時間內(nèi)增加上千萬倍,，這樣的恒星爆發(fā)就被稱為超新星,。

恒星在走到生命盡頭的時候，核心的溫度就開始降低,。從這時起,，它發(fā)出的能量不足以維持自身的質(zhì)量造成的巨大引力，于是就會產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的失衡,，進而導致整個星體向中心坍縮,。恒星的外殼開始冷卻，如果這個恒星的質(zhì)量足夠大,，就會發(fā)生劇烈的爆炸,。這個爆炸過程就是超新星的爆發(fā)。當質(zhì)量很大的恒星爆發(fā)的時候,，它的亮度能夠在瞬間達到太陽亮度的百億倍,，這幾乎與銀河系的總亮度相同。一個恒星爆發(fā)之后會帶來兩種結(jié)果,。一種結(jié)果是，恒星在爆炸后解體,，形成氣體和塵埃的混合物向四周擴散,，最后成為一團彌散的星際物質(zhì)，這顆恒星就此消失在宇宙中,。另一種結(jié)果是,，恒星的外殼在爆炸后解體膨脹，形成星云,。內(nèi)核在經(jīng)過坍縮之后,，變?yōu)橐粋€密度極高的天體，進而繼續(xù)演變?yōu)楹阈堑慕K極階段,。中國古代的天文學家在1054年就觀測到了超新星的爆發(fā),。在一個獨立的星系中，超新星的爆發(fā)是非常罕見的天文現(xiàn)象,，但在整個星系系統(tǒng)中,，每年都能觀測到很多這樣的爆發(fā)。1987年2月，在大麥哲倫星系中觀測到了一顆超新星的爆發(fā),，這是200年來第一次可以用肉眼觀測到的超新星爆發(fā)現(xiàn)象,。

除了在可見光的區(qū)域觀測超新星，科學家們還使用專門的設(shè)備來觀測太空中的X射線,，其中就有被稱為“愛因斯坦天文臺”的人造衛(wèi)星,。通過這類設(shè)備，人們在宇宙中找到了很多X射線源,，其中的30多個射線源都是超新星爆發(fā)的遺跡,。根據(jù)中國古代的天文觀測記載，1572年出現(xiàn)的隆慶彗星,，也被稱為第古新星,，就是超新星留下的痕跡。

科學家還通過射電望遠鏡來觀測宇宙中存在的超新星痕跡,，這些痕跡都是由十分稀薄的氣體和塵埃構(gòu)成的,。通過射電望遠鏡，天文學家在仙后座發(fā)現(xiàn)了仙后座A,，這是一個超新星爆發(fā)的遺跡,，而且后來在光學望遠鏡中也發(fā)現(xiàn)了亮度非常低的對應(yīng)部分。

超新星的爆發(fā)和宇宙射線也有很大關(guān)系,。在星際介質(zhì)中,，粒子的運動速度通常都在一個比光速低很多的范圍之內(nèi)，但是也會有特殊情況,。有些粒子的運動速度就可以接近光速,，這種粒子就是宇宙射線。這些射線和電磁波不同,，是由粒子組成的,，其中包括質(zhì)子和電子等。通常來說,，因為地球的大氣層能夠吸收宇宙射線,，所以如果想要探測到這些射線，就要來到大氣層之外,。如果我們能夠來到距離地表50千米外的太空中,，就能用相機底片來記錄宇宙射線。所有宇宙射線中,，只有極少部分的高能射線能夠穿過大氣層到達地表,。當這些高能宇宙射線與大氣層中的氣體摩擦時，會發(fā)生閃光效應(yīng),，同時發(fā)出二級宇宙射線,。在地表測量這些二級射線相對來說比較容易,。

實驗證明，能量比較低的宇宙射線會受到太陽活動的影響,。太陽活動的周期大約為11年,，在地球上觀測宇宙射線的強弱周期和太陽的活動周期呈相關(guān)趨勢。當太陽的活動增強時,，地球的磁場也會隨之增強,，因此我們在地球上觀測到的宇宙射線也會變?nèi)酢Ｅc之相對的,，我們能觀測到宇宙射線的峰值的時期,，正是太陽活動最弱的時期。同時,，這些觀測能夠表明,，絕大部分宇宙射線都是宇宙深處的超新星爆發(fā)帶來的。

因為宇宙中存在很多星際磁場,，宇宙射線經(jīng)過磁場時,，方向會發(fā)生改變，因此我們通常無法準確地判斷宇宙射線的源頭,。但是,，當宇宙射線和星際中的介質(zhì)發(fā)生相互作用時，會產(chǎn)生γ射線,。因為γ射線是一種電磁波,，而波是不會受到磁場影響的。利用這個特點,，美國宇航局向太空中發(fā)射了專門用來觀測γ射線的人造衛(wèi)星,。通過這些衛(wèi)星的觀測，宇宙中的γ射線分布與超新星遺址的分布呈現(xiàn)出明顯的相關(guān)性,。這個發(fā)現(xiàn)在很大程度上能夠證明宇宙射線來自超新星爆發(fā),。

宇宙中還存在一種新星現(xiàn)象，看起來和超新星爆發(fā)有些相似,，但是兩種現(xiàn)象有本質(zhì)的區(qū)別。新星爆發(fā)是發(fā)生在恒星表面的,，超新星爆發(fā)發(fā)生在恒星的內(nèi)部,，因此超新星爆發(fā)具有更大的規(guī)模和能量。超新星爆發(fā)之后,，星際物質(zhì)散落到宇宙空間里,，可能形成新的恒星。

超新星現(xiàn)象是天文學研究中的很多分支形成重合的部分,。很多恒星生命的最終歸宿就是超新星,。超新星爆發(fā),，能夠用來檢驗恒星的演化理論是否正確和完備。在超新星爆發(fā)的瞬間,，涉及諸多物理定律,，比如中微子和引力波的發(fā)射，以及爆炸核的形成和放射性衰變,。超新星爆發(fā)之后形成的遺跡,，可能形成膨脹的氣體云，也可能形成中子星或者黑洞,。這些天體在宇宙中又形成了星際介質(zhì),。

超新星爆發(fā)能夠在宇宙中產(chǎn)生重元素。形成宇宙的大爆炸只生成了氫元素和氦元素,。當恒星發(fā)展到紅巨星階段時,，恒星內(nèi)部發(fā)生核聚變，形成中等質(zhì)量的新元素,。但是比鐵元素的分子量大的元素,，則都通過超新星爆發(fā)形成。這些元素在爆發(fā)中具有很高的速度,，向宇宙空間發(fā)射,。除此之外，超新星還帶來了宇宙中的化學演化,。在早期的星系形成過程中,，超新星起到了重要作用。

因為超新星爆發(fā)時具有很高的亮度,，因此也能夠被用來測量宇宙中星體的距離,。根據(jù)距離和超新星所在的星系的膨脹速度，就能確定宇宙的年齡,。

恒星具有的巨大質(zhì)量,，是導致超新星爆發(fā)的主要原因。這些大質(zhì)量恒星內(nèi)核的溫度很高,，而且在自身產(chǎn)生的巨大引力之下,，溫度會進一步提升。因為溫度升高,，恒星內(nèi)核的核聚變不斷升級,，直到整個內(nèi)核都變?yōu)殍F元素。因為鐵的性質(zhì)十分穩(wěn)定,，不會進一步發(fā)生聚變,，這時恒星內(nèi)核的反應(yīng)就將停止。這時,，內(nèi)核的溫度能夠達到幾十億攝氏度,，恒星內(nèi)部的熱量已經(jīng)無法與自身引力帶來的壓力相抗衡,。而且由于溫度升高，恒星中會產(chǎn)生大量中微子,，這會消耗恒星內(nèi)部的能量,。引力與內(nèi)部產(chǎn)生的力突然失衡，造成恒星向內(nèi)劇烈坍縮,，星體物質(zhì)向恒星中心墜落時,，會釋放出巨大的能量，這就是超新星的爆發(fā)過程,。

根據(jù)超新星爆發(fā)時發(fā)出的光譜,，可以把超新星分成兩大類。如果超新星發(fā)出的光譜不包含氫元素吸收線,，就屬于Ⅰ型超新星,，反之就是Ⅱ型超新星。兩個類型的超新星還可以根據(jù)不同元素吸收性再繼續(xù)細分,。在科學家們看來,，這些觀測上的區(qū)別能夠解釋超新星的不同來源。對Ⅱ型超新星來說,，它們的來源是基本能夠確定的,，但是對于Ⅰ型超新星的來源，天文學家們持有不同的意見,。從亮度上來說,，Ⅰ型超新星比Ⅱ型超新星亮度要高。

一些超新星中沒有氦元素,，但是存在硅元素,。這些超新星可能源自白矮星的爆發(fā)。這顆白矮星可能處于一個密近雙星系統(tǒng)中,，從它的伴星中不停地吸收宇宙物質(zhì),，直到這顆白矮星的密度達到錢德拉塞卡極限。此時,，白矮星的簡并性無法抵消自身的巨大引力,，會發(fā)生坍縮，形成中子星或者黑洞,。在探索過程中,，白矮星余下的碳元素和氧原子結(jié)合，發(fā)生核融合反應(yīng),，產(chǎn)生沖擊波，使星球發(fā)生爆炸,。這個過程和新星的爆發(fā)十分相似,，只是在新星爆發(fā)中,，星球的密度沒有達到錢德拉塞卡極限，所以不會發(fā)生坍縮現(xiàn)象,，只是在星球表面形成融合反應(yīng),。

超新星之所以會突然具有超高的亮度，是因為爆發(fā)時釋放出的巨大能量,。爆發(fā)開始之后,，亮度不會馬上就消失，而是會持續(xù)很長一段時間,，這是因為放射性的鈷元素衰變?yōu)殍F元素,，并釋放能量。

還有一種宇宙中的天體爆發(fā)現(xiàn)象被稱為超超新星,。這樣的天文現(xiàn)象是一些具有超大質(zhì)量的恒星造成的,。這類恒星因為本身具有的巨大質(zhì)量，會在生命行將結(jié)束時直接坍縮為黑洞,。這個過程會發(fā)出兩股具有極大能量,、速度接近光速的噴流，并且向外釋放強烈的γ射線,。這有可能是宇宙中大量γ射線的來源,。