Siêu tân tinh
Các mô hình hiện nay > Năng lượng phát ra

Mặc dù chúng ta thường nghĩ về siêu tân tinh như là một sự kiện phát ra ánh sáng biểu kiến, bức xạ điện từ chúng phát ra hầu hết chỉ là một hiệu ứng phụ nhỏ. Đặc biệt trong sự kiện siêu tân tinh suy sụp hấp dẫn lõi, bức xạ điện từ phát ra có năng lượng chiếm tỷ lệ rất nhỏ trong tổng năng lượng của toàn bộ vụ nổ.
Có một sự khác nhau cơ bản giữa mức sản sinh năng lượng trong các loại siêu tân tinh khác nhau. Ở loại Ia với sự phát nổ của sao lùn trắng, phần lớn năng lượng được chuyển vào tổng hợp hạt nhân các nguyên tố nặng và động năng của vật chất bị bắn ra. Ở siêu tân tinh suy sụp lõi, phần lớn năng lượng được chuyển vào quá trình phát xạ neutrino và trong khi một số năng lượng phát ra bởi neutrino cũng là nguồn cung cấp năng lượng duy trì cho độ sáng của siêu tân tinh, có hơn 99%+ neutrino thoát ra khỏi ngôi sao ngay trong những phút đầu tiên sau khi ngôi sao bắt đầu sụp đổ.
Siêu tân tinh loại Ia có được năng lượng từ phản ứng tổng hợp hạt nhân vượt giới hạn nhiệt xảy ra ở sao lùn trắng với thành phần cacbon-oxy. Chi tiết cho sự sản sinh năng lượng mạnh mẽ vẫn chưa được hiểu đầy đủ, nhưng kết quả cuối cùng là sự phóng ra toàn bộ khối lượng của sao gốc ban đầu với động năng lớn. Khối lượng 56Ni sinh ra gần bằng 0,5 khối lượng Mặt Trời từ phản ứng tổng hợp hạt nhân silic.56Ni là hạt nhân phóng xạ và phân rã thành 56Co theo phản ứng phân rã beta cộng (phát xạ positron với chu kỳ bán rã 6 ngày) và phát xạ tia gamma. Đến lượt 56Co tiếp tục phân rã bằng phát xạ positron với chu kỳ bán rã 77 ngày trở thành hạt nhân 56Fe ổn định. Hai quá trình này là nguồn năng lượng chính cho bức xạ điện từ của siêu tân tinh loại Ia. Kết hợp với mức độ thay đổi độ truyền qua ở lớp vật liệu phóng ra, chúng tạo ra một đường cong cường độ ánh sáng giảm cường độ nhanh chóng.
Trung bình siêu tân tinh suy sụp hấp dẫn lõi có độ sáng điện từ mờ hơn so với siêu tân tinh loại Ia, nhưng tổng năng lượng giải phóng lại cao hơn rất nhiều. Trong những siêu tân tinh loại này, thế năng hấp dẫn được biến đổi thành động năng làm nén và suy sụp lõi sao, ban đầu tạo ra neutrino electron từ sự phân ly của các nucleon, theo sau bởi toàn bộ neutrion nhiệt với cả ba loại hương phát ra từ lõi sao neutron siêu nóng. Các nhà vật lý thiên văn cho rằng khoảng 1% các neutrino này chứa đủ năng lượng nằm ở các lớp bên ngoài lõi sao đủ để gây ra thảm họa sụp đổ lõi, nhưng chi tiết cho quá trình này vẫn chưa được giải thích đầy đủ bằng các mô hình hiện tại. Động năng và lượng niken tạo ra thấp hơn so với siêu tân tinh loại Ia và do đó độ sáng cực đại trong bước sóng khả kiến của siêu tân tinh loại II thấp hơn, nhưng năng lượng từ quá trình làm ion hóa lượng hiđrô còn lại với khối lượng bằng vài lần khối lượng Mặt Trời đóng góp vào sự giảm độ sáng chậm hơn nhiều và tạo ra giai đoạn đường cong cường độ ánh sáng đi ngang (plateau phase) trên đồ thị như ở phần lớn các siêu tân tinh suy sụp lõi.
| Siêu tân tinh | Tổng năng lượng xấp xỉ 1044 joule (foe) | Lượng Ni giải phóng (khối lượng Mặt Trời) | Năng lượng neutrino (foe) | Động năng (foe) | Bức xạ điện từ (foe) |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| Loại Ia | 1.5 | 0.4 – 0.8 | 0.1 | 1.3 – 1.4 | ~0.01 |
| Suy sụp lõi | 100 | (0.01) – 1 | 100 | 1 | 0.001 – 0.01 |
| Hypernova | 100 | ~1 | 1–100 | 1–100 | ~0.1 |
| Bất ổn định cặp electron-positron | 5–100 | 0.5 – 50 | low? | 1–100 | 0.01 – 0.1 |
Ở một số siêu tân tinh suy sụp lõi, vật chất rơi trở lại lỗ đen tạo thành lên hai tia tương đối tinh dẫn đến tạo ra chớp gamma năng lượng lớn trong thời gian ngắn và tiếp tục truyền năng lượng đáng kể vào khối vật chất đã được giải phóng. Đây là một trong những kịch bản giải thích sự hình thành của siêu tân tinh siêu sáng và được cho là cơ chế ở một số vụ nổ hypernova loại Ic và chớp gamma dài. Nếu chùm tia tương đối tính quá ngắn và mờ để xuyên thủng lớp vật chất bao liên sao thì kết quả có thể là một siêu tân tinh với độ sáng thấp và chớp gamma yếu.
Khi một siêu tân tinh xảy ra ở bên trong một đám mây liên sao dày đặc, nó sẽ tạo ra sóng xung kích mà có thể chuyển đổi lượng lớn động năng thành bức xạ điện từ một cách hữu hiệu. Ngay cả khi năng lượng ban đầu ở mức bình thường điển hình sẽ cho siêu tân tinh có độ sáng cao và kéo dài thời gian sáng do nó không phụ thuộc vào thời gian phân rã của các vật liệu phóng xạ nữa. Cơ chế này có thể xảy ra cho siêu tân tinh loại IIn.
Mặc dù siêu tân tinh bất ổn định cặp electron-positron là các siêu tân tinh suy sụp hấp dẫn lõi với đường cong cường độ ánh sáng và quang phổ tương tự như loại II-P, bản chất sau khi lõi suy sụp lại giống nhiều với vụ nổ khổng lồ của siêu tân loại Ia với phản ứng tổng hợp hạt nhân cacbon, oxy, silic vượt giới hạn nhiệt (runaway fusion). Tổng năng lượng giải phóng ở những sự kiện có sao gốc khối lượng lớn nhất là đáng kể so với các loại siêu tân tinh suy sụp lõi khác nhưng sản phẩm neutrino tạo ra được cho là rất thấp, vì động năng và năng lượng bức xạ điện từ giải phóng rất cao. Lõi của những sao này có khối lượng lớn hơn nhiều bất kỳ một sao lùn trắng nào và lượng niken và những nguyên tố phóng xạ khác phóng ra từ vụ nổ có thể cao hơn nhiều bậc độ lớn và hệ quả cho cường độ ánh sáng khả kiến rất cao.