1.超新星概述
我们知道，超新星又称灾变变星，是爆炸变星的一种。超新星是一种罕见的天象，它爆发时可以释放出相当于1028个百万吨级氢炸弹爆炸所产生的巨大能量。
在大爆炸中，恒星将抛射掉自己大部分的质量，同时释放出巨大的能量。这样，在短短几天内，它的光度有可能将增加几十万倍，这样的星叫“新星”。如果恒星的爆发再猛烈些，它的光度增加甚至能超过1000万倍，这样的恒星叫做“超新星”。
当恒星中心开始冷却，它没有足够的热量平衡中心引力，结构上的失衡，就使整个星体向中心坍缩，造成外部冷却，而红色的层面变热，如果恒星足够大，这些层面就会发生剧烈的爆炸，产生超新星。大质量恒星爆炸时，光度可突增到太阳光度的上百亿倍，相当于整个银河系的总光度。恒星爆发的结果：①恒星解体为一团向四周膨胀扩散的气体和尘埃的混合物，最后弥散为星际物质，结束恒星的演化史。②外层解体为向外膨胀的星云，中心遗留下部分物质，坍缩为一颗高密度天体，从而进入恒星演化的晚期和终了阶段。中国古代天文学家观测到了1054年爆发的超新星的遗迹。在一个星系中，超新星是罕见的天象，但在星系世界内，每年都能观测到几十颗。1987年2月23日，一位加拿大天文学家在大麦哲伦星云中，发现了一颗超新星，这是自1604年以来，第一颗用肉眼能看到的超新星，这颗超新星现被命名为“1987A”。
2.超新星的观测及其意义
除了在可见光区观测到的超新星遗迹外，通过专门用来观测来自太空的X射线的人造卫星“爱因斯坦天文台”，人类发现了不少天上的X射线源，其中有30个以上是X射线超新星遗迹。1572年出现的隆庆彗星，即第古新星，就留下了X射线遗迹。超新星冲击波使得星际介质温度高达几百万开，并辐射出强烈的X射线。这是一颗典型的Ⅰ型超新星。
使用射电望远镜，可以发现仅由最稀薄气体构成的超新星遗迹。比如，是射电天文学家最先发现了仙后座A这一超新星遗迹，后来在光学波段，也发现了它的极暗弱的对应体。
超新星爆发和宇宙线的产生也有一定的关系。星际介质中的粒子运动速度，一般都在每秒几十千米范围内，但是也有某些特殊情况——有的粒子运动速度，可以接近光速，这就是宇宙线。宇宙线是由一些物质粒子如电子、质子等组成的，在本质上完全不同于电磁波。一般说来，由于地球大气对宇宙线的吸收作用，探测宇宙线必须到大气层之外。如果搭乘气球上升到50千米的高空，就可以用底片拍摄宇宙线的踪迹。只有极少数能量极高的宇宙线，可以到达地球表面。但是，当高能宇宙线与地球大气发生作用时，会引发一种闪光效应，同时产生二级宇宙线，在地球表面探测二级宇宙线，是比较容易的。
实验表明，一些能量较低的宇宙线，受到太阳活动的影响。比如，太阳活动有一个11年左右的周期，而观测到的低能宇宙线，也随着这个周期而有所变化。另外，当太阳活动增强时，会使得地球周围的磁场增强，从而使在地球上观测到的宇宙线活动减弱。相反地，宇宙线流量的最大值，往往出现在太阳耀斑等活动最小的时刻。观测也表明，绝大部分宇宙线，是来自遥远的宇宙深处的超新星爆发。
因为宇宙线，常常会因为星际磁场的作用，而改变运动方向，我们很难判断它的辐射源在哪里。但宇宙线，在与星际介质发生作用时，会辐射出γ射线；而γ射线是电磁波，运动方向不再受磁场的影响。美国宇航局曾发射了专门观测宇宙γ射线的人造卫星。观测结果表明，宇宙γ射线的分布，与发现的超新星的分布，有很好的相关性。这就在很大程度上，支持了宇宙线来自超新星爆发的观点。
超新星事件和新星事件，还有一个本质性的区别，即新星的爆发只发生在恒星的表面，而超新星爆发发生在恒星的深层，因此超新星博爱法的规模要大得多。超新星爆发时散落到空间的物质，对新的星际介质乃至新的恒星的形成，有着重要的贡献，但这些物质来自死亡恒星的外壳。
超新星，处于许多不同天文学研究分支的交汇处。超新星，作为许多种恒星生命的最后归宿，可用于检验当前的恒星演化理论。在爆炸瞬间以及在爆炸后观测到的现象，涉及各种物理机制，例如中微子和引力波发射、燃烧传播及爆炸核合成、放射性衰变及激波同星周物质的作用等。而爆炸的遗迹，如中子星或黑洞、膨胀气体云，起到加热星际介质的作用。
超新星，在产生宇宙中的重元素方面，扮演着重要角色。大爆炸只产生了氢、氦以及少量的锂。红巨星阶段的核聚变，产生了各种中等质量元素（重于碳但轻于铁）。而重于铁的元素，几乎都是在超新星爆炸时合成的，它们以很高的速度，被抛向星际空间。此外，超新星，还是星系化学演化的主要“代言人”。在早期星系演化中，超新星起了重要的反馈作用。星系物质丢失以及恒星形成等，可能与超新星密切相关。
由于非常亮，超新星也被用来确定距离。将距离同超新星母星系的膨胀速度结合起来，就可以确定哈勃常数以及宇宙的年龄。
3.超新星爆炸为什么形成黑洞
超新星，在大质量恒星演化到晚期，内部不能产生新的能量，巨大的引力将整个星体迅速向中心坍缩，将中心物质都压成中子状态，形成中子星，而外层下坍的物质遇到这坚硬的“中子核”反弹，引起爆炸。这就成为超新星爆发，质量更大时，中心更可形成黑洞。
首先，星体的质量巨大，是超新星爆发的主要原因。因为这样的星体核反应迅速，内核的温度极高，强劲的引力收缩更提升了内部的温度，使得核反应不断升级，直到不再能产生核能的生成铁核的聚变反应为止，此时内核温度已达几十亿度，原来顶住引力向内挤压的热核反应的热量所产生的向外的压力已枯竭，更要命的是，此时的高温使中微子大量产生，它一下子就带走了内部的许多热量，引力突然间就比向外的压力大得多，于是整个星体就猛然崩塌，向中心坠落的同时，大量的引力能释放出来，成为热能和反弹的动能，此即超新星爆发。
其次，星体的巨大质量，也是黑洞形成的主要原因。这是广义相对论计算的结果，不必超新星爆发，只要质量足够大，星体的内部就终将没有任何力量可以抵挡引力，而必然形成黑洞。
最后，超新星的向内坠落（称为“内爆”），确实也有助于黑洞的形成，因为向内的高速撞击，相当于加大了向内的引力作用。
4.超新星有哪些类型特征？
按超新星光谱上的不同元素的吸收线来分，天文学家把超新星分成数个类型：I型超新星没有氢吸收线；Ia超新星缺乏氢和氦，有硅吸收线，光谱的峰值中以游离矽的615.0奈米波长的光最为明显；Ib超新星未游离的氦原子的587.6奈米，没有氢吸收线，和没有强烈的矽615.0奈米吸收谱线；Ic超新星没有或只有微弱的氦线，没有氢、硅吸收线，没有强烈的矽615.0奈米吸收谱线；II型超新星有氢吸收线；II-P超新星在光度曲线上有一个“高原区”；II-L超新星光度曲线（星等对时间的改变，或光度对时间呈指数变化）呈“线性”的衰减。
如果一颗超新星的光谱，不包含氢的吸收线，那它就会被归入I型，不然就是II型。一个类型可根据其他元素的吸收线，再进行细分。天文家认为，这些观测差别，代表这些超新星不同的来源。他们对II型的来源理论很肯定，但是虽然天文有一些意见解释I型超新星发生的方法，这些意见比较不肯定。
Ia型的超新星没有氦，但有硅。它们都是源于到达或接近钱德拉塞卡极限的白矮星的爆发。一个可能性，就是那一颗白矮星正处于一个密近双星系统中，它不断地用它的巨型伴星吸收物质，直至它的质量到达钱德拉塞卡极限。那时候电子兼并压力再不足以抵销星体本身的引力，结果是白矮星会坍缩成中子星或黑洞，坍缩的过程可以把剩下的碳原子和氧原子融合。而最后核融合反应所产生冲击波，就把那星体炸成粉碎。这与新星产生的机制很相似，只是该白矮星未达钱德拉塞卡极限，不会坍缩，能量是来自积聚在其表面上的氢或氦的融合反应。
亮度的突然增加，是由爆发中释放的能量所提供的，爆发以后亮度不会即时消失，而是会在一段长时间中慢慢地下降，那是因为放射性钴衰变成铁而放出能量。
Ib超新星有氦的吸收线，而Ic超新星则没有氦和矽的吸收线，天文学家对它们产生的机制，还是不太清楚。一般相信，这些星都是正在结束它们的生命（如II型），但它们可能在之前（巨星阶段）已经失去了氢（Ic则连氦也失去了），所以它们的光谱中，没有氢的吸收线。Ib超新星，可能是沃尔夫——拉叶型恒星坍缩的结果。
如果一颗恒星的质量很大，它本身的引力，就可以把矽融合成铁。因为铁原子的结合，它已经是所有元素中最高的，把铁融合是不会释放能量，相反，能量反而会被消耗。当铁核心的质量到达钱德拉塞卡极限，它就会即时衰变成中子并坍缩，释放出大量携带着能量的中微子。中微子将爆发的一部分能量，传到恒星的外层。当铁核心坍缩时所产生的冲击波，在数个小时后抵达恒星的表面时，亮度就会增加，这就是II型超新星爆发。而视乎核心的质量，它会成为中子星或黑洞。
II型超新星，也有一些小变型如II-P型和II-L型，但这些只是描述了光度曲线图的不同（II-P的曲线图有暂时性的平坦地区，II-L则没有），爆发的基本原理没有太大的差别。
还有一类，被称为“超超新星”的理论爆发现象。超超新星，指一些质量极大恒星的核心，直接坍缩成黑洞，并产生了两股能量极大、近光速的喷流，发出强烈的伽马射线。这有可能是导致伽马射线爆发的原因。
I型超新星，一般都比II型超新星亮。
