Sterren zwaarder dan ongeveer acht zonsmassa’s beëindigen hun leven met een ontzettend krachtige explosie, waardoor de helderheid van de exploderende ster voor een korte periode net zo groot kan zijn als de totale helderheid van een klein sterrenstelsel. Zo'n explosie noemen we een supernova.

De laatste duizend jaar zijn er in ons melkwegstelsel vier supernovae waargenomen: SN1006, de Krab (SN1054), Tycho (SN1572) en Kepler (SN1604). Het getal in deze namen is het jaar waarin de explosie is waargenomen. De exploderende ster werd even de helderste ster aan de hemel. Al deze supernovae explodeerden relatief dichtbij de zon. Waarschijnlijk zijn verder weg exploderende supernovae niet opgemerkt, omdat hun licht werd geabsorbeerd door stofwolken in het insterstellaire medium.

We nemen vaak supernovae waar in andere sterrenstelsels en uit deze waarnemingen zijn de eigenschappen van supernovae bepaald. Er zijn twee soorten supernovae: Type I en Type II. In type I supernovae wordt helemaal geen waterstof waargenomen en explodeert waarschijnlijk de kern van een ster die al zijn waterstof is verloren, bijvoorbeeld door massaoverdracht in een dubbelster. Het type Ia is een speciale subclasse van de type I supernovae; hierbij is sprake van exploderende witte dwergen.

Type II supernovae zijn explosies van zware sterren die hun waterstofmantel nog hebben. Zwaardere sterren (massa’s groter dan 8 zonsmassa’s) gaan door met kernfusie tot de kern van de ster uit ijzer bestaat. IJzer is het meest stabiele element, dus de kernverbranding stopt als de kern uit voornamelijk ijzer bestaat. Omdat in het binnenste van de ster dan geen energiebron meer bestaat om de zwaartekracht te compenseren, stort de ijzerkern in elkaar en wordt een neutronenster of een zwart gat geboren. Bij deze implosie wordt een sterke schokgolf naar buiten gezonden die de buitenste lagen van de ster de ruimte in blaast.

Een type-II supernova produceert in enkele minuten honderd keer zoveel energie als de zon in zijn hele leven. Het grootste deel van deze energie wordt uitgezonden in de vorm van neutrino's. Slechts een honderdste deel wordt omgezet in de bewegingsenergie van het materiaal dat de ruimte in wordt geslingerd door de explosie. Deze bewegingsenergie is een krachtige bron voor de verwarming van het ijle gas tussen de sterren. Dit is bevestigd door waarnemingen van zachte röntgenstraling afkomstig van het interstellaire medium. In supernovae worden ook hoog-energetische deeltjes gevormd die we kunnen waarnemen als kosmische straling.

Supernova-explosies zijn waarschijnlijk de vormingsplaats van de meeste zware elementen in de natuur. Deze elementen vormen tijdens de explosie in een proces dat we explosieve nucleosynthese noemen. Na de explosie mengt het gas dat de ruimte in wordt geslingerd zich met gas dat al in de interstellaire ruimte aanwezig was. De schokgolf die na de supernova explosie door de ruimte beweegt, stimuleert de vorming van sterren. Hierdoor zal iedere nieuwe generatie sterren meer zware elementen bevatten dan de vorige. De zon bestaat bijvoorbeeld voor zo'n twee procent uit zware elementen. Dit is wel honderd keer zoveel als de hoeveelheid zware elementen die in oude sterren (bijvoorbeeld die in een bolvormige sterhoop) worden gevonden.

Wat overblijft van supernovae is een grote wolk van materiaal, die ook nog eens mooi licht kan geven:
De supernovarest in de Crab-nevel.
De ringen van de rest van SN1987a.