当我们仰望星空时，有时会发现一颗异常明亮的星星，它可能比其周围的所有恒星都要亮，甚至可以在白天看到。这就是超新星，一种恒星在演化接近末期时发生的剧烈爆炸，可以照亮整个星系，持续数周甚至数年。超新星是宇宙中最壮观的现象之一，也是重元素和宇宙射线的重要来源。

SN 1994D（左下方的亮點）

超新星这个名词是1931年由沃尔特·巴德和弗里茨·兹威基创造的，用来区分一般的新星和更亮的新星。新星是指一些低质量恒星在吸积伴星物质时引发核聚变而暂时增亮的现象，通常不会摧毁恒星本身。而超新星则是指一些高质量恒星或简并恒星在核聚变失控或核心坍缩时引发巨大爆炸而永久消失的现象，通常会形成中子星或黑洞。

人类最早的观测超新星纪录是中国天文学家于公元185年看见的SN 185，有记载的最亮超新星是SN 1006。人们观测次数最多的超新星是SN 1054，它形成了蟹状星云。1572年和1604年分别出现了仙后座和蛇夫座的超新星，这些超新星对欧洲天文学的发展有显著的影响。1885年观察到仙女座星系的超新星仙女座S，这是人类首次发现河外星系中的超新星。

蟹状星云

超新星可以由两种方式触发：一种是简并恒星重新点燃核聚变，导致失控的核反应将恒星完全摧毁，这种称为I型超新星；另一种是大质量恒星的核心引力坍缩，释放巨大的能量，将外层物质抛出，这种称为II型超新星。不同类型的超新星有不同的光度曲线、光谱特征和遗迹形态。

I型超新星主要发生在白矮星上。白矮星是一些低质量恒星在演化末期形成的简并天体，其质量受到一个极限值（钱德拉塞卡极限）约1.4倍太阳质量的限制。如果白矮星有一个伴侣恒星，并且距离足够近，那么它就可以从伴侣那里吸积物质，并增加自身质量。当白矮星质量接近极限值时，其核心温度升高到足以点燃碳融合，并触发失控的核聚变，将恒星完全摧毁。这种情况称为Ia型超新星，通常会产生相对一致的亮度，因此可以作为测量宇宙距离的标准烛光。Ia型超新星也是重元素如铁、镍、铜等的主要来源。

II型超新星主要发生在大质量恒星上。大质量恒星是指质量超过8倍太阳质量的恒星，它们在演化过程中会经历多个核聚变阶段，从氢到氦，再到碳、氧、硅等，最后形成铁为主的核心。由于铁不能再通过核聚变释放能量，而核心的温度和压力却不断增加，当核心质量达到钱德拉塞卡极限时，核心就会突然坍缩成一个中子星或黑洞，同时释放出巨大的引力势能和中微子。这些能量会将外层物质抛出形成超新星爆发，并在其中引发复杂的核反应，产生各种重元素如金、银、铀等。

超新星爆发是宇宙中最壮观和最重要的现象之一，它对恒星演化、星系演化、宇宙结构和生命起源都有深远的影响。超新星爆发可以产生和释放大量的能量、辐射和物质，改变周围的环境和条件。我们知道，宇宙大爆炸后只产生了轻元素如氢、氦和锂等，而重元素则是在恒星内部或者超新星爆发中通过核反应合成的。这些重元素随着超新星遗迹向外扩散，丰富了星际物质的组成，为后来形成新恒星和行星提供了材料。我们身上的每一种元素，除了氢和部分氦外，都是由恒星或者超新星制造的。可以说，我们都是群星之子。

超新星爆发可能是生命起源和演化的重要因素之一。超新星爆发产生的宇宙射线可以穿透地球大气层，影响地球表面的辐射水平和气候变化。其释放的辐射和激波能对地球的气候和生物产生影响。例如，有研究认为，距今约4.6亿年前的奥陶纪大灭绝可能与一次超新星爆发有关。也有研究认为，距今约2.6亿年前的二叠纪-三叠纪大灭绝可能与一次伽玛射线暴有关。而这些可能与某些特殊类型的超新星爆发有关。

超新星是天文学中一个重要的研究课题，它涉及到多个领域方面的知识。通过观测不同距离和不同时期的超新星，人们可以了解宇宙的结构和演化历史。通过模拟超新星爆发的过程，人们可以探索极端条件下的物理现象。