Siêu tân tinh loại II
Các mô hình lý thuyết

Mô hình Chuẩn của vật lý hạt là một lý thuyết miêu tả ba trong bốn tương tác cơ bản đã biết giữa các hạt cơ bản cấu tạo của mọi vật chất. Lý thuyết này cho phép dự đoán về cách các hạt sẽ tương tác với nhau như thế nào dưới rất nhiều điều kiện. Năng lượng của một hạt trong vụ nổ siêu tân tinh có giá trị điển hình trong khoảng 1–150 picojoule (hàng chục đến hàng trăm MeV). Năng lượng của các hạt trong tiến trình siêu tân tinh là đủ nhỏ để các dự đoán của Mô hình Chuẩn cho vật lý hạt dường như cơ bản là đúng. Nhưng với mật độ tập trung hạt cao có thể đòi hỏi các hiệu chỉnh từ Mô hình Chuẩn. Hơn nữa, các máy gia tốc hạt trên Trái Đất có thể tạo các tương tác hạt có phạm vi năng lượng cao hơn nhiều các hạt được tìm thấy trong vụ nổ siêu tân tinh, nhưng các thí nghiệm này chỉ bao gồm các hạt riêng lẻ tương tác với từng hạt, và rất có thể ở mật độ rất cao trong vụ nổ siêu tân tinh sẽ tạo ra những hiệu ứng mới. Tương tác giữa các neutrino và các hạt khác xảy ra trong siêu tân tinh được miêu tả bằng lực hạt nhân yếu, mà đã được hiểu khá rõ. Tuy nhiên, tương tác giữa các proton và neutron có sự ảnh hưởng bởi lực hạt nhân mạnh mà chưa được hiểu mọi chi tiết.
Vấn đề lớn chưa giải được của vụ nổ siêu tân tinh loại II đó là các nhà thiên văn vật lý chưa hiểu được cơ chế bằng cách nào mà sự nổ tung của các neutrino có thể truyền năng lượng của chúng đến phần còn lại của ngôi sao tạo ra đợt sóng xung kích khiến cho ngôi sao phát nổ. Từ thảo luận ở trên, chỉ có 1% năng lượng từ neutrino cần thiết truyền cho vật chất để tạo ra vụ nổ, nhưng sự giải thích cho bằng cách nào mà 1% năng lượng này được truyền tải đã được chứng minh là cực kỳ khó, ngay cả khi các tương tác tham gia vào hạt cơ bản đã được hiểu rõ. Trong thập niên 1990, một mô hình tìm cách lý giải cơ chế này bằng sự đảo ngược đối lưu (convective overturn), đề xuất rằng sự đối lưu, hoặc là bởi neutrino từ bên dưới, hoặc bởi vật chất rơi từ bên trên, hoàn thành quá trình phá hủy ngôi sao tiền khởi. Các nguyên tố nặng hơn sắt được hình thành trong quá trình vụ nổ này bằng cách bắt neutron, và từ áp suất của các neutrino nén vào biên của "khí quyển neutrino", gieo vào không gian xung quanh một đám mây khí và bụi giàu các nguyên tố nặng hơn so với vật chất hình thành ngôi sao ban đầu.
Vật lý neutrino, được mô hình hóa bởi Mô hình Chuẩn, là cơ sở lý thuyết để hiểu quá trình này. Những lý thuyết trọng yếu khác cho nghiên cứu siêu tân tinh đó là động lực học chất lưu của plasma tạo nên ngôi sao sắp chết; cách nó hoạt động trong quá trình sụp đổ lõi xác định thời điểm và cách thức sóng xung kích hình thành cũng như thời điểm và cách thức nó dừng lại và được cung cấp năng lượng trở lại.
Trên thực tế, một số mô hình lý thuyết kết hợp sự mất ổn định thủy động lực học trong sóng xung kích bị hãm được gọi là "Sự mất ổn định của sốc bồi tụ dừng" (Standing Accretion Shock Instability – SASI). Sự không ổn định này xảy ra do hậu quả của các nhiễu loạn không hình cầu làm dao động sóng xung kích bị hãm do đó làm biến dạng nó. Mô hình SASI thường được sử dụng song song với các lý thuyết neutrino trong các mô phỏng máy tính để tái tạo năng lượng cho cú sốc sóng xung kích bị hãm.
Các mô phỏng máy tính đã rất thành công trong việc tính toán tiến trình của siêu tân tinh loại II khi cú sốc được hình thành. Bằng cách bỏ qua giây đầu tiên của vụ nổ và giả sử rằng một vụ nổ đã bắt đầu, các nhà vật lý thiên văn đã có thể đưa ra những dự đoán chi tiết về các nguyên tố do siêu tân tinh tạo ra và về đường cong ánh sáng dự kiến từ siêu tân tinh.