direita|miniaturadaimagem|upright=1.2|SN 1994D (ponto brilhante no canto inferior esquerdo), uma supernova Tipo Ia dentro de sua galáxia hospedeira, NGC 4526 thumb|upright=1.2|Remanescente da SN 1572, uma das oito supernovas visíveis a olho nu já registradas na história da astronomia. A explosão da supernova foi observada em novembro de 1572
Uma supernova é uma explosão estelar poderosa e luminosa. Este evento astronômico transitório ocorre durante os últimos estágios evolutivos de uma estrela massiva ou quando uma anã branca inicia uma fusão nuclear descontrolada. O objeto original, chamado de progenitor, pode colapsar em uma estrela de nêutrons ou em um buraco negro, podendo ainda ser completamente destruído. O pico de luminosidade óptica de uma supernova pode ser comparável ao de uma galáxia inteira e demora várias semanas ou meses até desaparecer.
As supernovas são mais enérgicas do que as novas. Em latim, nova significa "novo", referindo-se astronomicamente ao que parece ser uma nova estrela brilhante temporária. Adicionar o prefixo "super-" distingue as supernovas das novas comuns, que são muito menos luminosas. A palavra supernova foi cunhada por Walter Baade e Fritz Zwicky em 1929. A supernova mais recente diretamente observada na Via Láctea foi a Supernova de Kepler em 1604, mas vestígios de supernovas mais recentes já foram encontrados. As observações de supernovas em outras galáxias sugerem que elas ocorrem na Via Láctea, em média, cerca de três vezes a cada século. Essas supernovas seriam quase certamente observáveis com telescópios astronômicos modernos. A mais recente supernova visível a olho nu foi a SN 1987A, cuja progenitora era uma estrela supergigante azul localizada na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia satélite da Via Láctea.
Estudos teóricos indicam que a maioria das supernovas são desencadeadas por um de dois mecanismos básicos: a súbita re-ignição da fusão nuclear em uma estrela degenerada, como uma anã branca, ou o colapso gravitacional repentino do núcleo de uma estrela massiva. Na primeira classe de eventos, a temperatura do objeto é elevada o suficiente para desencadear uma avalanche térmica, desestruturando completamente a estrela. As possíveis causas são um acúmulo de material de uma companheira binária por meio de uma acreção ou fusão estelar. No caso da estrela massiva, o núcleo de uma estrela massiva pode sofrer um colapso repentino, liberando energia potencial gravitacional como uma supernova. Embora algumas supernovas observadas sejam mais complexas do que essas duas teorias simplificadas, a mecânica astrofísica foi estabelecida e aceita pela maioria dos astrônomos há algum tempo.
As supernovas podem expelir várias massas solares de material a velocidades que chegam a até vários por cento da velocidade da luz. Isso impulsiona uma onda de choque em expansão no meio interestelar circundante, varrendo uma camada de gás e poeira em expansão observada como um remanescente de supernova. As supernovas são uma importante fonte de elementos no meio interestelar, do oxigênio ao rubídio. As ondas de choque em expansão das supernovas podem desencadear a formação de novas estrelas. Remanescentes de supernovas podem ser uma importante fonte de raios cósmicos. As supernovas podem produzir ondas gravitacionais, embora, até agora, as ondas gravitacionais tenham sido detectadas apenas a partir da fusão de buracos negros e estrelas de nêutrons.
História de observação
Em comparação com toda a história de uma estrela, a aparição visual de uma supernova é muito breve, talvez abrangendo vários meses, de modo que as chances de observá-la a olho nu são de aproximadamente uma vez na vida. Apenas uma minúscula fração dos 100 bilhões de estrelas em uma galáxia típica tem a capacidade de se tornar uma supernova, restrita àquelas com grande massa ou a tipos extraordinariamente raros de estrelas binárias contendo anãs brancas.
A mais antiga supernova já registrada por humanos, conhecida como HB9, poderia ter sido vista por observadores indianos desconhecidos em a.C. Mais tarde, a SN 185 foi vista por astrônomos chineses no ano 185 d.C. A supernova mais brilhante registrada foi a SN 1006, que ocorreu no ano de 1006 na constelação de Lúpus e foi descrita por observadores na China, Japão, Iraque, Egito e Europa. A amplamente observada supernova SN 1054 produziu a Nebulosa do Caranguejo. Já as supernovas SN 1572 e SN 1604, as últimas a serem observadas a olho nu na Via Láctea, tiveram efeitos notáveis no desenvolvimento da astronomia na Europa porque foram usadas para argumentar contra a ideia aristotélica de que o universo, além da Lua e os planetas, era estático e imutável. Johannes Kepler começou a observar SN 1604 em seu pico em 17 de outubro de 1604 e continuou a fazer estimativas de seu brilho até que desapareceu da vista a olho nu um ano depois. Foi a segunda supernova observada em uma geração (após a SN 1572 vista por Tycho Brahe em Cassiopeia).
Há algumas evidências de que a supernova galáctica mais jovem, G1.9+0.3, ocorreu no final do século XIX, consideravelmente mais recentemente do que Cassiopeia A por volta de 1680. Nenhuma supernova foi observada na época. No caso de G1.9+0.3, a alta extinção ao longo do plano da galáxia poderia ter escurecido o evento o suficiente para passar despercebido. A situação da Cassiopeia A é menos clara. Ecos de luz infravermelha foram detectados mostrando que era uma supernova do tipo IIb e não estava em uma região de grande extinção.
A observação e a descoberta de supernovas extragalácticas são agora muito mais comuns. A primeira dessas observações foi a de SN 1885A na Galáxia de Andrômeda. Hoje, astrônomos amadores e profissionais encontram várias centenas a cada ano, algumas perto do brilho máximo, outras em velhas fotografias ou placas astronômicas. Os astrônomos americanos Rudolph Minkowski e Fritz Zwicky desenvolveram o moderno esquema de classificação de supernovas a partir de 1941. Durante a década de 1960, os astrônomos descobriram que as intensidades máximas das supernovas podiam ser usadas como velas padrão, portanto indicadores de distâncias astronômicas. Algumas das supernovas mais distantes observadas em 2003 pareceram mais fracas do que o esperado. Isso apoia a visão de que a expansão do universo está se acelerando. Foram desenvolvidas técnicas para reconstruir eventos de supernovas que não têm registros escritos de observação. A data da Cassiopeia A foi determinada a partir de ecos de luz em nebulosas, enquanto a idade do remanescente de supernova RX J0852.0-4622 foi estimada a partir de medições de temperatura e de emissões de raios gama da decadência radioativa do titânio-44. thumb|esquerda|SN Antikythera no aglomerado de galáxias RXC J0949.8 + 1707. SN Eleanor e SN Alexander foram observados na mesma galáxia em 2011
A supernova mais luminosa já registrada é ASASSN-15lh. Foi detectada pela primeira vez em junho de 2015 e atingiu o pico de 570 bilhões de L☉, que é o dobro da luminosidade bolométrica de qualquer outra supernova conhecida. No entanto, a natureza desta supernova continua a ser debatida e várias explicações alternativas foram sugeridas, por exemplo, a destruição por forças de maré de um buraco negro.
Entre as primeiras supernovas detectadas desde o momento da detonação, e para os quais os primeiros espectros foram obtidos (começando 6 horas após a explosão real), está a SN 2013fs Tipo II (iPTF13dqy), que foi registrada 3 horas após o evento de supernova em 6 de outubro 2013 pela Intermediate Palomar Transient Factory (iPTF). A estrela está localizada em uma galáxia espiral chamada NGC 7610, 160 milhões de anos-luz de distância, na constelação de Pégaso.
Em 20 de setembro de 2016, o astrônomo amador Victor Buso de Rosário, Argentina, estava testando seu telescópio. Ao tirar várias fotos da galáxia NGC 613, Buso encontrou uma supernova que acabara de se tornar visível na Terra. Depois de examinar as imagens, ele entrou em contato com o Instituto de Astrofísica de La Plata. "Foi a primeira vez que alguém capturou os momentos iniciais da 'fuga de choque' de uma supernova óptica, uma não associada a uma explosão de raios gama ou raios-X." As chances de capturar tal evento foram colocadas entre uma em dez milhões e uma em cem milhões, de acordo com a astrônoma Melina Bersten, do Instituto de Astrofísica. A supernova que Buso observou era do Tipo IIb feita por uma estrela vinte vezes a massa do sol. O astrônomo Alex Filippenko, da Universidade da Califórnia, comentou que os astrônomos profissionais vinham procurando por um evento assim há muito tempo. Ele afirmou: "Observações de estrelas nos primeiros momentos em que começam a explodir fornecem informações que não podem ser obtidas diretamente de nenhuma outra forma."
Descoberta direita|miniaturadaimagem|Remanescente de supernova SNR E0519-69.0 na Grande Nuvem de Magalhães Os primeiros trabalhos sobre o que originalmente se acreditava ser simplesmente uma nova categoria de novas foram realizados durante a década de 1920. Estas eram chamadas de "Novae de classe alta", "Hauptnovae" ou "Novae gigante". Acredita-se que o nome "supernovas" tenha sido cunhado por Walter Baade e Fritz Zwicky em palestras na Caltech durante 1931. Foi usado, como "super-novae", em um artigo de jornal publicado por Knut Lundmark em 1933 e em um artigo de 1934 por Baade e Zwicky. Em 1938, o hífen havia se perdido e o nome moderno já estava em uso. Como as supernovas são eventos relativamente raros dentro de uma galáxia, ocorrendo cerca de três vezes por século na Via Láctea, por exemplo, a obtenção de uma boa amostra de supernovas para estudar requer o monitoramento regular de muitas galáxias diferentes. Supernovas em outras galáxias não podem ser previstas com nenhuma precisão significativa. Normalmente, quando são descobertas, já estão em andamento. Para usar supernovas como velas padrão para medir distâncias, é necessária a observação de seu pico de luminosidade. Portanto, é importante descobri-las bem antes de atingirem seu máximo. Astrônomos amadores, que superam em muito os astrônomos profissionais, desempenharam um papel importante na descoberta de supernovas, normalmente olhando para algumas das galáxias mais próximas através de um telescópio óptico e comparando-as com fotografias anteriores.
No final do século XX, os astrônomos se voltaram cada vez mais para telescópios controlados por computador e CCDs para caçar supernovas. Embora esses sistemas sejam populares entre os amadores, também existem instalações profissionais, como o telescópio Katzman Automatic Imaging. O projeto Supernova Early Warning System (SNEWS) usa uma rede de detectores de neutrinos para dar um alerta antecipado de uma supernova na Via Láctea. Neutrinos são partículas produzidas em grandes quantidades por uma supernova e não são significativamente absorvidos pelo gás interestelar e poeira do disco galáctico. esquerda|miniaturadaimagem|upright=1.2|"Uma estrela prestes a explodir", a nebulosa SBW1 envolve uma enorme supergigante azul na Nebulosa de Eta Carinae
As pesquisas de supernova se enquadram em duas classes: aquelas focadas em eventos relativamente próximos e aquelas que procuram mais longe. Por causa da expansão do universo, a distância a um objeto remoto com um espectro de emissão conhecido pode ser estimada medindo seu desvio Doppler (ou desvio para o vermelho); em média, objetos mais distantes recuam com maior velocidade do que os próximos e, portanto, têm um desvio para o vermelho (ou redshift em inglês) maior. Assim, a pesquisa é dividida entre alto redshift e baixo redshift, com a fronteira caindo em torno de uma faixa de redshift de z = 0,1–0,3 - onde z é uma medida adimensional da mudança de frequência do espectro.