在超新星遗迹的演化中,壳层型遗迹和脉冲星风星云有各自的演化历程。壳层型遗迹的演化一般可分为四个阶段。第一阶段是抛射物主导相,亦称自由膨胀相(典型时标为几百年)。超新星爆炸物质在抛射到外部空间的早期阶段,只受到少量星周或星际介质的阻挡,同时宇宙线的逃逸带走些微能量,遗迹大致匀速膨胀,而有轻微减速。扫集的星周或星际介质因被强烈压缩,开始形成前向激波,即爆震波;同时,抛射物质中前端部分也因受阻被压缩,反向激波形成并向后侧传播。当扫集的星际介质的质量与超新星抛射物的质量相当的时候,遗迹的演化进入第二个阶段,即绝热相(典型时标为2、3万年)。这时大部分的爆炸动能转移到爆震波震激过的气体中,遗迹内气体温度在106到108K量级上,辐射率低,能量损失得非常缓慢。苏联天体物理学家I.S.什克洛夫斯基(Iosif Samuilovich Shklovskii,1916-7-1~1985-3-3 )于1962年指出,绝热相的超新星遗迹的气体运动可以用苏联力学家、数学家L.I.谢多夫(Leonid Ivanovich Sedov,1907-11-14~1999)得到的强劲点爆炸的自相似解来描述,所以这一阶段亦称谢多夫相。在密度随与爆炸点距离
的分布为
的气体中,遗迹的半径随时间
的演化关系为
。举例而言,在均匀介质中,演化关系为
,在自由星风
中,则为
。便于观测的超新星遗迹大多处于这一阶段。当爆震波的激波后气体温度降到5×105~6×105K时,遗迹演化进入第三阶段,即辐射相。这时碳、氮、氧等元素的离子开始获得束缚电子,它们受激发后辐射强烈,气体的冷却率剧增,边缘气体冷却、凝缩成薄而冷的壳层,在内部的温度仍较高的气体的压力驱动下继续膨胀,所以这一阶段亦称压力驱动雪耙相或简称雪耙相。在均匀介质中遗迹的膨胀律大致为
。理论分析表明,只在极少数情况下,遗迹后续还可能转入动量守恒雪耙相,这时内部气体因辐射也已冷却下来,遗迹壳层凭借惯性继续膨胀,半径的演化律为
。一般地,在压力驱动雪耙相的尾声(典型时标为百万年量级),遗迹演化进入第四个阶段,即消失相,爆震波的速度下降到与外围气体的声速或湍动速度相近而融入星际介质。上述演化次序是遗迹在简单介质环境中的理想化模型,而在分布复杂多变的介质中演化会有变异。例如,如果周边介质分布非各向同性,则同一个遗迹在不同部位可能同时处于不同的演化阶段;如果遗迹在介质空腔中处于抛射物主导相时就撞击腔壁上稠密云,可能略过绝热相而迅速进入压力驱动辐射相。
脉冲星风星云的演化次序大体如下:①在脉冲星减速时标以内
,受到终止激波震激的超高压的脉冲星风等离子体,在抛射物的核区内迅速向外扩张形成小泡,表面激波依
超声速加速膨胀。②泡面受到从遗迹壳层传回的反向激波碰撞(发生的典型时标为几千年),在数千年内经历若干次压缩、反弹的轮回震荡,乃至压破。③脉冲星风星云在处于谢多夫相的遗迹内部高温气体中亚声速膨胀。若
,演化律为
;若
,则按
强烈减速。④由于脉冲星在超新星爆炸时获得“踢出”速度(典型值为500千米/秒),脉冲星穿出原先的风泡,生成新的、较小的星风云,新旧星风云各自主要呈现在X射线和射电波段。⑤随着遗迹内部气体的冷却,脉冲星的穿行成为超声速运动,星风云外表出现弓激波,呈彗星样的拖尾状,不再膨胀。⑥脉冲星逃逸出遗迹壳层(发生的典型时标为数万年),穿行于星际介质中,通常具有高超声速。星风云受限于星际弓激波,呈彗星拖尾状。⑦最后阶段,脉冲星运行到低密度区域,不再具有超声速,能量输出变得微弱,裹在一个静态或缓慢膨胀的、为星际介质热压力束缚的相对论性气体腔中。