초신성
초신성은 신성보다 에너지가 큰 별의 폭발을 의미하며 초신성은 그 광도가 극도로 높으며, 폭발적인 방사선을 일으키기에 어두워질 때까지 수 주 또는 수개월에 걸쳐 한 개 은하 전체에 필적하는 밝기로 빛난다. 이 짧은 기간 동안 초신성은 태양이 평생에 걸쳐 발산할 것으로 추측되는 에너지만큼의 방사선 복사를 발한다. 폭발의 결과 항성은 구성 물질의 대부분 또는 전체를 토해낸다. 이때 그 속도는 3000km/s까지 가속되며 주위 성간 매질에 충격파를 일으킨다. 충격파가 휩쓸고 간 자리에는 팽창하는 가스와 먼지의 껍질이 남게 되고 이것을 초신성 잔해라고 부른다. 신성이란 새로운 이라는 의미의 라틴어 낱말에서 유래된 것으로 천구상에 매우 밝은 별이 새로 나타난 것처럼 보이는 것을 칭한 것이며 접두사 초는 초신성이 광도가 훨씬 떨어지는 보통의 신성과는 구분되는 존재라는 것을 의미한다. 초신성이란 단어는 1931년 발터 바데와 프리츠 츠바키가 만들어낸 조어다. 초신성이 생성될 수 있는 방법은 죽은 별에 갑작스러운 핵융합 재점화가 일어나거나 또는 거대한 별의 중심핵이 붕괴하거나 두 가지가 있다. 별의 시체라고 할 수 있는 백색 왜성이 동반성으로부터 물질을 빼앗아갈 때 강착 현상이 일어나거나 아예 동반성과 하나가 되거나 빼앗은 물질이 충분히 누적되면 백색 왜성의 중심핵 온도가 상승해 탄소 발화가 일어난다. 탄소 핵융합에 불이 붙으면 열폭주가 일어나 별을 완전히 파멸시키게 된다. 혹은 질량이 거대한 별의 중심핵이 갑작스러운 중력 붕괴를 일으키고 그로 인해 중력 위치 에너지를 발산할 때 역시 초신성 폭발이 일어난다. 우리 은하에선 케플러 초신성 이후 초신성이 한 개도 발견되지는 못했지만 초신성 잔해들을 살펴보면 우리 은하에서도 한 세기당 평균 약 세 번의 초신성 폭발이 일어나고 있음을 알 수 있다. 초신성은 성간 매질에 질량이 큰 원소의 양을 늘리는 데 결정적 역할을 한다. 그뿐만 아니라 초신성 폭발로 인한 충격파는 새로운 별의 형성의 방아쇠 역할을 한다.
처음엔 단순히 산성의 새로운 범주에 대한 것이라고 생각된 초기 작업은 1930년대에 윌슨 산천문대의 발터 바데와 프리츠 츠비키가 수행했다. 초신성이라는 이름이 1913년에 캘리포니아 공과대학교에서 바데와 츠비키가 진행한 강의에서 처음 사용됐으며 1933년 미국 천문학회 회합 때 공개적으로 사용됐다. 1938년쯤에 super와 novae 사이의 하이픈이 사라지고 현재의 초신성이라는 단어가 사용되게 됐다. 초신성은 우리 은하에선 약 50년에 한 번 꼴로 발생하는 은하계에서 상대적으로 드문 사건이기 때문에 연구를 위한 초신성 표본의 획득은 다수의 은하에 대한 정기적 감시를 필요로 한다. 다른 은하에서 발생하는 초신성을 미리 예측할 수 있는 유의미한 방법은 없으며 보통 초신성이 발견됐을 때는 이미 진행 중인 상태다. 초신성에 대한 과학적 관심의 대부분은 그 밝기가 절정에 달했을 때 관측값을 필요로 한다. 고로 초신성이 최대 밝기에 이르기 전에 찾아내는 것이 중요하다. 천문학 전문가들을 수적으로 훨씬 뛰어넘는 아마추어 천문학자들 역시 광학 망원경을 이용해 가까운 은하를 살피고 이전 사진과 대조하는 방식으로 초신성 탐색에 중요한 역할을 하고 있다.
초신성 발견은 국제천문연맹의 중앙 청문 진보국으로 보고된다. 그러면 중앙 천문 전보국은 그 초신성에 지정된 이름을 회람을 통해 발송한다. 이름에는 우선 초신성을 의미하는 SN표시 뒤에 발견 연도를 붙이며 꼬리에 한 글자 또는 두 글자의 지정 번호가 붙는다. 그 해 먼저 발견된 초신성 26개엔 대문자 A에서 Z까지 지정되며, 그 이후로는 소문자 두 개를 붙인 aa, ab 등이 사용된다. 옛날에 발견된 초신성에는 그냥 단순히 연도만 붙인다. 연도에 문자를 덧붙이는 명명법은 1885년부터 사용되기 시작했으며 그 해 발견된 초신성이 하나 뿐이라도 문자를 덧붙인다. 그 해 발견된 초신성이 하나 뿐이라도 문자를 덧붙인다. 그 해 발견된 초신성이 하나뿐이었던 가장 최근의 사레는 SN 1947A이다. 1987년까지는 두 글자짜리 문자가 드물게 사용됐지만, 그 이후로는 매년 사용될 정도로 초신성이 많이 발견되고 있으며 최근에 발견된 초신성은 SN 2019 ivc이다.
질량이 막대한 항성이 어느 순간 핵융합이 불가능 해져 자체 중력을 감당할 수 없게 되면 그 중심핵이 붕괴하게 된다. 이 중심핵붕괴는 la형 초신성을 제외한 다른 모든 초신성의 발생 원인이다. 붕괴로 인해 항성의 외부층이 맹렬하게 방출되고 그 결과 초신성이 형성된다. 또는 중력 위치 에너지의 방출이 불충분해 에너지를 덜 복사하는 대신 붕괴의 결과 블랙홀이나 중성자별이 되기도 한다. 초신성 폭발의 잔해는 밀집성과 급속도로 확산되는 물질의 충격파로 이루어져 있다. 이 물질의 구름은 자유 팽창하며 주위 성간 매질을 휩쓸고 이것은 2세기 정도까지 지속된다. 그 뒤 단열 팽창 기간을 지나 약 10000년에 걸쳐 서서히 식어가면서 주위 성간 매질과 섞여간다. 빅뱅이 일어났을 때 수소와 헬륨, 리튬만 생성됐을 뿐 다른 모든 무거운 원소들은 항성과 초신성 속에서 합성된 것이다. 초신성은 주위 성간 매질에 수소와 헬륨에 비해 금속성 원소의 함량을 높이는 경향이 있다. 초신성에서 성간 매질로 주입된 원소들은 궁극적으로 항성 형성의 현장인 분자 구름을 풍부하게 만든다. 이와 같이 항성들은 각각 세대에 따라 조성이 조금씩 달라진다. 거의 순수한 수소와 헬륨의 혼합체에서 점점 금속이 늘어나는 것이다.