超新星的爆炸一般认为主要有两种起源机制。第一种是大质量(8倍太阳质量以上)的恒星演化终结时发生的核坍缩爆炸,Ⅱ型和Ⅰb、Ⅰc型超新星都属此类;第二种是双星系统中白矮星通过吸积或并合,质量达到或接近钱德拉塞卡(Chandrasekhar)极限1.44太阳质量时发生的热核爆炸,这是Ⅰa型超新星的情形。超新星爆炸,不仅把在恒星演化过程中在恒星内部合成的依原子序数直到铁的各种元素抛向星际空间,而且在爆炸过程中还合成比铁更重的元素,也散播到星际空间。这些抛射出来的物质携带了典型值为1051尔格左右的动能,震激、扫集、压缩、加热星际介质,并与星际介质结合成向外膨胀的气态弥漫星云,称为超新星遗迹。核坍缩超新星爆炸发生时,核心一部分物质向内坍缩形成中子星或黑洞等致密天体,也称为超新星的星体遗迹(stellar remnant)。一部分呈现为脉冲星的快速旋转的磁化的中子星,通过脉冲星风把相对论性粒子(正负电子对)连带着磁场注到脉冲星的周围,形成的弥漫星云称为脉冲星风星云,这也是超新星遗迹的一种组成部分。
超新星遗迹在整体上作为辐射展源,只有在银河系及少量近邻星系中能够分辨。已探知的遗迹中,银河系内的有300个左右,大小麦哲伦云内有80个左右,M33中有50余个。银河系中已知最年轻的遗迹是G1.9+0.3,年龄只有百年上下。著名的蟹状星云,是公元1054年在金牛座爆发的超新星的遗迹。
超新星的弥漫遗迹(diffuse remnant)在形态上一般可分为四个类型。第一类是壳层型遗迹,在射电、X射线等波段呈泡状,边缘具壳层结构,壳层以内主要分布着高温、稀薄的气体,壳层上除了一部分超新星爆炸的抛射物之外,是由爆震波(或称冲击波)震激、扫集起来的星际介质。遗迹壳层的射电辐射是由超新星遗迹激波加速的相对论性电子发出的同步加速辐射;其X射线辐射含有或可能含有由加速到更高能量的电子发出的同步加速辐射,而更多见的是由被激波震激、加热的温度在106~108度量级的高温气体发出的热辐射,其中以金属元素的线发射为主;部分此类遗迹也探测到了γ射线辐射,或者是由激波加速的相对论性电子发出的逆康普顿散射,或者是由加速的相对论性质子打击毗邻稠密气体生成的π0介子随即衰变发出的;遗迹的可见光辐射通常来自被震激的爆炸抛射物、稠密介质或云块等的线发射,以及无碰撞激波后气体粒子的电荷交换和碰撞激发;红外辐射一般来自尘埃颗粒、离子发射线、分子发射带或发射线的发射,乃至电子的同步加速辐射。此类遗迹代表性天体有仙后座A(Cas A)、天鹅座环(Cygnus Loop)等。第二类是蟹状星云型或称实心型遗迹,实质就是脉冲星风星云。脉冲星将自转能中的一部分转化为脉冲星风,风中的相对论性带电粒子因受周围气体的阻挡,形成一道终止激波,终止激波震激了脉冲星风并将粒子加速到极高的能量,高能粒子通过同步加速辐射及逆康普顿散射产生全波段的非热辐射。这类遗迹以蟹状星云为代表。第三类是混合型遗迹,即前两类形态的混合,它们既有外围的壳层,又有中心的脉冲星风星云。代表性天体有G11.2-0.2等。第四类是热混合型或称形态混杂性遗迹,射电波段在遗迹边缘呈现壳层结构,中心区域发出热X射线辐射。这类遗迹总体上较为年老,已知有一半左右与稠密分子云相互作用。此类遗迹代表性天体有3C391、W28等。
超新星遗迹是恒星(特别是对大质量恒星)晚期演化的结局在星际空间留下的烙印,是恒星的物质、能量反馈到星际空间,影响和调制星际介质的主要途径,是调控星系化学演化的重要角色,也是星系内大尺度湍动的重要策源地。此外,目前一般认为超新星遗迹也是银河系内能量在1015电子伏特以下的宇宙线粒子的主要加速器。