Những người không biết nhiều về thiên văn học có thể không biết về vụ nổ siêu tân tinh. Khi hành trình tiến hóa của một số ngôi sao gần đến hồi kết, chúng kết thúc cuộc đời bằng một vụ nổ dữ dội, và những phần còn lại trở thành các thiên thể khác. Loại vụ nổ này được gọi là vụ nổ siêu tân tinh. Thuật ngữ này được Walter Baade và Fritz Zwicky đặt ra vào năm 1931.
Một vụ nổ như vậy sẽ giải phóng một lượng lớn bức xạ điện từ, bao gồm cả ánh sáng khả kiến, trong một thời gian ngắn, thậm chí có thể chiếu sáng toàn bộ thiên hà nơi nó xảy ra. Các tính toán lý thuyết cho thấy năng lượng bức xạ bởi siêu tân tinh trong giai đoạn này có thể đạt tới 10^44 joule, đây là giá trị năng lượng rất lớn, tương đương với tổng năng lượng bức xạ bởi mặt trời trong suốt thời gian tồn tại của nó (khoảng 10 tỷ năm). Một số siêu tân tinh giải phóng nhiều năng lượng hơn trong thời gian ngắn khi nổ so với năng lượng mà mặt trời giải phóng trong suốt cuộc đời của nó.
Vụ nổ siêu tân tinh có thể được chia thành hai loại chính.
Một loại là khi một ngôi sao lớn kết thúc vòng đời, nhiên liệu hạt nhân bên trong nó cạn kiệt và áp suất bức xạ bên trong cuối cùng không thể chịu được lực hấp dẫn của chính nó, khiến sự sụp đổ hấp dẫn xảy ra nhanh chóng, dẫn đến một vụ nổ do giải phóng năng lượng thế hấp dẫn. Thông thường, chỉ những ngôi sao có khối lượng lớn hơn 8 lần khối lượng mặt trời mới có thể xảy ra vụ nổ siêu tân tinh. Nói cách khác, Mặt Trời sẽ không phát nổ thành siêu tân tinh.
Loại còn lại xảy ra trong hệ sao đôi, khi hai sao lùn trắng hợp nhất, hoặc khi vật chất được sao lùn trắng tích tụ từ ngôi sao đồng hành đạt đến khối lượng đủ lớn, đạt đến giới hạn Chandrasekhar (gấp 1,4 lần khối lượng mặt trời), điều này cũng có thể gây ra vụ nổ siêu tân tinh. Mặc dù loại vụ nổ này nghe có vẻ hiếm gặp, nhưng thực tế hệ sao đôi khá phổ biến trong vũ trụ.
Sao neutron và lỗ đen được hình thành trong vụ nổ siêu tân tinh. Hai loại thiên thể đặc này cực kỳ dày đặc, riêng mật độ của các sao neutron đã đạt tới 1 tỷ tấn trên một centimet khối. Tuy nhiên, vụ nổ siêu tân tinh không phải lúc nào cũng tạo thành những vật thể nhỏ gọn như vậy; đôi khi chúng bị nổ tung thành từng mảnh.
Khi một ngôi sao phát nổ thành siêu tân tinh vào cuối vòng đời, nó sẽ giải phóng hầu hết vật chất với tốc độ lên tới một phần mười tốc độ ánh sáng, tạo thành sóng xung kích, từ đó dẫn đến sự hình thành cấu trúc giống như vỏ sò bao gồm khí và bụi đang giãn nở. Cấu trúc này là tàn tích của vụ nổ siêu tân tinh.
Vào năm 1054, các nhà thiên văn học Trung Quốc cổ đại đã chứng kiến một vụ nổ siêu tân tinh sáng đến mức có thể nhìn thấy vào ban ngày. Theo các ghi chép lịch sử có liên quan, các nhà khoa học đã xác nhận rằng tàn tích của vụ nổ chính là Tinh vân Con Cua mà chúng ta có thể nhìn thấy ngày nay, cách Trái Đất 6.500 năm ánh sáng. Sau vụ nổ siêu tân tinh, lõi của nó sụp đổ thành một sao xung (sao xung là một sao neutron quay nhanh). Sao xung này không được phát hiện cho đến năm 1969. Đây là thiên thể đầu tiên được xác nhận là tàn tích của một vụ nổ siêu tân tinh trong lịch sử.
Vụ nổ siêu tân tinh thực sự rất đáng sợ vì năng lượng giải phóng từ vụ nổ cực kỳ lớn và đây là một trong những sự kiện thiên văn có năng lượng cao nhất trong vũ trụ.
Năng lượng giải phóng trong vụ nổ siêu tân tinh quá lớn không thể bị đánh giá thấp. Nếu vụ nổ xảy ra quá gần Trái Đất, bức xạ tia gamma mạnh được tạo ra trong vụ nổ sẽ quét qua Trái Đất, đủ sức làm thay đổi bầu khí quyển của Trái Đất và gây ra sự tuyệt chủng. Bức xạ chết người này được gọi là vụ nổ tia gamma. Ngoài việc được tạo ra trong các vụ nổ siêu tân tinh, nó cũng có thể được tạo ra khi các sao neutron hoặc lỗ đen hợp nhất.
Đã có năm sự kiện tuyệt chủng hàng loạt trong lịch sử Trái Đất. Theo nghiên cứu của các nhà khoa học, sự kiện tuyệt chủng kỷ Ordovic-Silur xảy ra cách đây 450 triệu năm rất có thể là do vụ nổ siêu tân tinh gần Trái Đất vào thời điểm đó. Bức xạ do vụ nổ tạo ra đã phá hủy phần lớn tầng ôzôn của Trái Đất vào thời điểm đó, khiến một lượng lớn sinh vật tiếp xúc với bức xạ chết người.
Tuy nhiên, khả năng một vụ nổ siêu tân tinh gây ra mối đe dọa cho con người là tương đối nhỏ, do đó không cần phải lo lắng.
Trước hết, hầu hết các ngôi sao đều cách nhau rất xa. Ngôi sao gần mặt trời nhất, Proxima Centauri, chỉ cách 4,2 năm ánh sáng. Ngoại trừ các vụ nổ siêu tân tinh do các ngôi sao siêu lớn gây ra, các vụ nổ siêu tân tinh thông thường chỉ có thể tác động đến Trái Đất khi chúng cách Trái Đất trong phạm vi từ 50 đến 100 năm ánh sáng.
Thứ hai, hầu hết các ngôi sao trong vũ trụ đều có khối lượng nhỏ hơn mặt trời và những ngôi sao có khối lượng nhỏ hơn thường có tuổi thọ dài hơn, thậm chí dài hơn mặt trời. Vũ trụ chỉ mới 13,8 tỷ năm tuổi. Trung bình, chỉ có hai hoặc ba vụ nổ siêu tân tinh xảy ra trong Ngân Hà sau mỗi trăm năm. Chỉ là số lượng thiên hà trong vũ trụ quá lớn, nên các vụ nổ siêu tân tinh xảy ra trong vũ trụ hàng ngày, nhưng chúng đều nằm ngoài Ngân Hà và cách Trái Đất quá xa, nên không gây ra bất kỳ mối đe dọa nào cho Trái Đất.
Mặc dù vụ nổ siêu tân tinh rất đáng sợ, nhưng chúng cũng là một trong những mắt xích quan trọng nhất trong quá trình tiến hóa của các thiên thể trong vũ trụ. Nếu không có vụ nổ siêu tân tinh, sự sống sẽ không thể tồn tại trong vũ trụ, bởi vì các nguyên tố sau sắt trong bảng tuần hoàn về cơ bản được hình thành trong các vụ nổ siêu tân tinh. Hai nguyên tố nhẹ có thể hợp nhất thành nguyên tố nặng, nhưng điều kiện rất khắc nghiệt, đòi hỏi nhiệt độ lên tới hàng trăm triệu hoặc thậm chí hàng tỷ độ. Điều kiện nhiệt độ cao và áp suất cao khắc nghiệt như vậy chỉ có thể đạt được trong vụ nổ siêu tân tinh.
Ngoài ra, vào những năm 1960, các nhà thiên văn học đã phát hiện ra rằng độ lớn tuyệt đối của độ sáng cực đại của vụ nổ siêu tân tinh loại Ia có mối quan hệ chức năng rõ ràng với đường cong ánh sáng, có thể được sử dụng để đo khoảng cách đến một thiên hà và đóng vai trò là nến chuẩn để đo khoảng cách thiên văn.
