Самая большая катастрофа, происходящая со звездой, — это вспышка сверхновой, возникающая на заключительной стадии эволюции звезд большой массы — гигантов и сверхгигантов. Во время мощнейших взрывов за несколько секунд высвобождается количество энергии, сопоставимое с энергией, испущенной звездой за всю свою жизнь. Хотя природа сверхновых оставалась многие века непознанной, это одни из самых наблюдаемых в предшествующие эпохи небесных объектов. И действительно, многие из них настолько яркие, что их можно хорошо видеть невооруженным глазом, а в некоторых случаях даже среди бела дня. Первое «официальное» свидетельство о сверхновых относится к 185 году н. э. Исторически значимые сверхновые наблюдали Тихо Браге в 1572 году и Кеплер в 1604 году. Кроме того, сверхновую 1054 года наблюдали древние китайские и японские астрономы. Сегодня она известна как туманность Ml.

Механизмы взрывов сверхновых различаются в зависимости от того, принадлежит ли звезда бинарной системе или она изолированная. В первом случае взрываются лишь второстепенные звезды системы белый карлик по такой же схеме, как и в случае с новой. Белый карлик вступает в гравитационное взаимодействие со вторым звездным компонентом, притягивая материю с его поверхности. Захваченная таким образом материя падает на поверхность белого карлика, раскаляется, и начинается ядерная реакция, которая мгновенно приводит к разрушению бинарной системы. А вот во втором случае звезда самовзрывается. Как известно, жизнь любой звезды определяется шатким равновесием между центростремительной гравитационной силой составляющей ее материи и центробежной силой излучения, возникающего в ходе ядерных реакций, происходящих в ее недрах. После того как пройдены все возможные циклы ядерных реакций, это хрупкое равновесие нарушается. В этот момент внезапно усиливается гравитационная сила, и звезда начинает быстро сжиматься. Последующий резкий разогрев приводит к началу ядерной реакции в ядре звезды, в результате которой высвобождается энергия, приводящая к взрыву и исчезновению звезды. Сверхновые — особый случай переменных звезд, у которых переменность блеска одинаковая в связи с тем, что она связана с разрушением звезды. Но кривая изменения блеска выстраивается и для сверхновых, как и для других переменных звезд. Хотя эти графики для разных сверхновых заметно различаются, существуют легкораспознаваемые общие черты. Во-первых, у типичной кривой блеска имеется характерный крутой подъем, доходящий до максимального значения блеска за несколько суток. Сверхновая имеет максимум блеска в течение приблизительно 10 сут, после чего он сначала прерывисто, затем почти равномерно спадает. Кстати, интерпретируя кривую изменения блеска сверхновой, можно установить динамику взрыва и изучить эволюцию звезды. Часть кривой между началом подъема и точкой максимального блеска совпадает со взрывом звезды, а последующее понижение графика соответствует расширению и охлаждению выбросов газа из взорвавшейся звезды, так называемого остатка сверхновой. Двойное кольцо, наблюдаемое вокруг SN1987А. Вероятно, это газопылевая материя, испущенная первой звездой во время взрыва сверхновой h Киля - одна из самых таинственных звезд на небе. Она окружена плотным облаком и, возможно, находится в стадии взрыва, являясь сверхновой. Сверхновые делятся на два основных типа. Сверхновые типа I (SN I) произошли скорее от старых звезд, представлявших собой бинарные системы. Их графики изменения блеска схожи, с быстрым нарастанием блеска, после которого следует снижение приблизительно на 3 звездные величины в течение месяца. Кроме того, в их спектре отсутствует полоса водорода. Сверхновые типа II (SN II), напротив, образуются из молодых звезд с массой порядка десятка солнечных масс; их постоянно наблюдают в спиральных и неправильных галактиках. Сверхновые типа II менее ярки, форма кривой блеска бывает различной. В их спектрах присутствуют водородные полосы. По теоретическим выкладкам в нашей Галактике в среднем должна взрываться одна звезда примерно раз в 30 лет, тем не менее последний взрыв наблюдался в 1604 году. Вероятно, некоторые сверхновые, взорвавшиеся в Галактике, находятся по ту сторону галактического ядра и поэтому недоступны для наблюдения. Самая последняя сверхновая SN 1987A наблюдалась в 1987 году в Большом Магеллановом Облаке. Похоже, сверхновые играют очень важную роль в звездообразовании, потому что во время взрыва образуется ударная волна, способствующая уплотнению звездорождающих туманностей. Кроме того, они выбрасывают в космос составляющую их материю, что меняет состав межзвездной среды, обогащая ее металлами. И наконец, во время взрыва не происходит полного разрушения самой звезды. Из сверхновых образуются нейтронные звезды и пульсары, а также черные дыры.