科學家知道恆星死亡時會產生名為超新星（Supernova）的爆炸，然而，過去天文學家從未「即時」觀測到恆星死亡的過程，直到名為「劇痛」（throes）的紅超巨星（Red Supergiant）坍縮成一顆II型超新星SN 2020tlf的過程中，人類才首度即時觀測到恆星死亡與超新星誕生的過渡過程。
「劇痛」在爆炸前的質量為太陽10倍以上，位於離地球1.2億光年的NGC 5731星系中，研究團隊將繼續觀測並收集有關SN 2020tlf的數據。雖然超新星爆炸非常耀眼，但如果在距離地球30至1000光年的位置爆炸，將會消耗掉臭氧層，使地球上的生物暴露在太陽與宇宙輻射下，最壞的情況「地球上所有生物將瞬間死亡」。
死亡就是新生
恆星誕生、成長與死亡的過程是各種作用力相互競爭的結果。在星際氫氣雲中，當向內拉扯的重力勝過向外推離的磁場與氣體粒子的高速運動，就會形成恆星胚胎。當部份氫氣雲塌縮後，恆星胚胎的密度增加20個數量級，溫度則上升數百萬度，氫原子開始碰撞並結合成氦，觸發核融合，一顆新恆星便誕生了。
就像氫氣雲，恆星內部也是戰場：重力不斷使恆星向內塌縮，核融合產生的壓力則不停向外推。恆星的演變取決於溫度，而溫度又與恆星質量有關。恆星越重，可鍛造出的元素越重，內部燃料燃燒越快；最輕的恆星最多只能把氫融合成氦，太陽誕生40多億年，仍在燃燒氫。越重的恆星壽命越短，只有約1000萬年，卻製造出更多元素：氧、碳、氖、氮、鎂、矽，甚至鐵。
恆星的質量也決定了死亡的方式。低於八倍太陽質量的低質量恆星，死亡時相對平靜；當這類恆星的核燃料耗盡後，會把外層拋入太空，形成美麗的行星狀星雲，裸露的恆星核熾熱緻密，稱為白矮星，質量約為太陽的一半，體積僅比地球大一點。
然而，較重恆星的核心溫度高、壓力大，會更加猛暴劇烈地死去。當核融合鏈生成到鐵時，環境變得異常熾熱，鐵原子開始崩解為較小的碎片，使得核融合鏈中止，恆星失去了內部壓力。而重力主導一切，造成核心塌縮，直到原子緊密結合在一起，反向作用的強核力登場，強核力的效應才變得明顯。此時，未燒盡的核心成為奇特的中子星，是一種主要由中子組成的緻密天體。如果恆星質量夠大，例如高於20倍太陽質量，重力甚至可以勝過強核力，使中子星進一步塌縮成黑洞。無論是哪種方式，當恆星核心塌縮時所釋出的部份能量，會產生極明亮的爆炸並把外層拋入太空，光芒在數天內會掩蓋過該星系中其他恆星。
人類用肉眼觀察超新星已數千年。1572年，丹麥天文學家第谷（Tycho Brahe）注意到仙后座有顆新星和金星一樣亮，並且維持該亮度長達數個月。第谷在記錄中寫道，他非常震驚，不禁懷疑自己的眼睛。今天，該爆炸遺留的碎片依然可見，稱為「第谷超新星殘骸」。
超新星必須夠亮，我們才能以肉眼觀看，例如銀河系裡的第谷超新星或在衛星星系誕生的超新星，但這類情況極為罕見。近百年來，天文學家開始運用望遠鏡往銀河系外尋找超新星：重複觀測同一組星系並尋找稱為「瞬變」的現象。現在，望遠鏡完全自動化，並配備現代相機，每年都能發現數千顆超新星。
恆星自爆前一刻
天文學家認為，當大質量恆星塌縮成中子星或黑洞時，新生的緻密天體會從核心噴發出束狀物質噴流，成功穿過散佈的恆星殘骸。當噴流恰好指向地球時，便可偵測到γ射線爆發（GRB），是某些恆星以極端方式死亡的早期訊號。
產生這種噴流的原因為何？基本圖像如下：當一顆普通恆星耗盡燃料死亡時，結局是核心塌縮成中子星或黑洞。但GRB發生時，死去的恆星仍保持活躍，這可能是新生黑洞從周圍的物質盤吸收質量，並在過程中釋出能量；或者是剛誕生的中子星快速自轉，卻因強大磁場造成煞車作用而減速，並釋出能量。無論是哪種方式，這種「中央引擎」汲取了能量，匯聚成極熱的電漿噴流，自恆星中心穿過墜落的物質，釋出明亮γ射線。
緻密星體：恆星死亡後的殘骸
1.行星狀星雲 (Planetary Nebula)
a.白矮星
2.超新星爆炸 (Supernova explosion)
a.中子星(波霎)
b.黑洞
