Supernova-rest, nebulosa som efterlämnats efter en supernova, en spektakulär explosion där en stjärna kastar ut större delen av sin massa i ett våldsamt expanderande moln av skräp. I den ljusaste fasen av explosionen strålar det expanderande molnet lika mycket energi på en enda dag som solen har gjort under de senaste tre miljoner åren. Sådana explosioner inträffar ungefär vart 50 år i en stor galax. De har observerats mindre ofta i Vintergalaxen eftersom de flesta av dem har gömts av de dolda dammmoln. Galaktiska supernovaer observerades 1006 i Lupus, 1054 i Oxen, 1572 i Cassiopeia (Tychos nova, uppkallad efter Tycho Brahe, dess observatör) och slutligen 1604 i Serpens, kallad Keplers nova. Stjärnorna blev tillräckligt ljusa för att vara synliga på dagen. Den enda supernova med nakna ögon som inträffade sedan 1604 var Supernova 1987A i det stora magellanska molnet (galaxen närmast mjölkvägssystemet), endast synlig från södra halvklotet. Den 23 februari 1987 blev en blå supergigant stjärna ljusare för att gradvis bli tredje storleken, lätt synlig på natten, och den har följts därefter i alla våglängdsband tillgängliga för forskare. Spektrumet visade vätgaslinjer som expanderade med 12 000 km per sekund följt av en lång period av långsam nedgång. Det finns 270 kända supernovarester, nästan alla observerade av deras starka radioutsläpp, som kan tränga igenom det dolda dammet i galaxen.
Supernova-rester är mycket viktiga för galaxernas struktur. De är en viktig källa för uppvärmning av interstellär gas med hjälp av magnetisk turbulens och våldsamma chocker som de producerar. De är huvudkällan till de flesta tunga element, från syre och upp. Om den exploderande massiva stjärnan fortfarande befinner sig i molekylmolnet i vilket den bildades, kan den expanderande resterna komprimera den omgivande interstellära gasen och utlösa efterföljande stjärnbildning. Resterna innehåller starka chockvågor som skapar filament av material som avger gammastrålfotoner med energier upp till 10 14 elektronvolt och accelererande elektroner och atomkärnor upp till kosmiska strålenergier, från 10 9 till 10 15 elektron volt per partikel. I solområdet har dessa kosmiska strålar ungefär lika mycket energi per kubikmeter som stjärnljus i galaxens plan och de bär det till tusentals ljusår ovanför planet.
Mycket av strålningen från supernovarester är synkrotronstrålning, som produceras av elektroner som spiralerar i ett magnetfält med nästan ljusets hastighet. Denna strålning skiljer sig dramatiskt från utsläppet från elektroner som rör sig med låga hastigheter: den är (1) starkt koncentrerad i framåtriktningen, (2) spridd över ett brett frekvensområde, med den genomsnittliga frekvensen ökar med elektronens energi, och (3) mycket polariserad. Elektroner med många olika energier producerar strålning i huvudsak alla våglängder, från radio genom infraröd, optisk och ultraviolett upp till röntgen- och gammastrålar.
Cirka 50 supernovarester innehåller pulsars, de spinnande neutronstjärnresterna av den tidigare massiva stjärnan. Namnet kommer från den extremt regelbundet pulserade strålningen som sprider sig ut i rymden i en smal balk som sveper förbi observatören på samma sätt som strålen från en fyr. Det finns flera orsaker till att de flesta supernovarester inte innehåller synliga pulsars. Kanske den ursprungliga pulsaren kastades ut eftersom det fanns ett rekyl från en asymmetrisk explosion, eller supernovan bildade ett svart hål istället för en pulsar, eller strålen i den roterande pulsaren sveper inte förbi solsystemet.
Supernova-resterna utvecklas genom fyra steg när de expanderar. Till att börja med expanderar de så våldsamt att de helt enkelt sopar allt äldre interstellärt material framför dem och agerar som om de expanderar till ett vakuum. Den chockerade gasen, som värms upp till miljoner kelvin genom explosionen, utstrålar inte sin energi särskilt bra och är lätt synlig endast i röntgenstrålar. Detta steg varar vanligtvis flera hundra år, varefter skalet har en radie på cirka 10 ljusår. När expansionen sker förloras lite energi, men temperaturen sjunker eftersom samma energi sprids till en allt större volym. Den lägre temperaturen gynnar mer utsläpp, och under den andra fasen strålar supernovan kvar sin energi vid de yttersta, coolaste skikten. Denna fas kan pågå i tusentals år. Det tredje steget inträffar efter att skalet har sopat upp en massa interstellärt material som är jämförbart med eller större än sitt eget; Utvidgningen har då minskat kraftigt. Det täta materialet, mestadels interstellärt vid ytterkanten, strålar bort sin återstående energi under hundratusentals år. Den sista fasen uppnås när trycket inuti supernovaresten blir jämförbart med trycket på det interstellära mediet utanför kvarvarande, så att återstoden förlorar sin distinkta identitet. I de senare utvidgningsstegen är galaxens magnetfält viktigt för att bestämma rörelserna för den svagt expanderande gasen. Även efter att huvuddelen av materialet har gått samman med det lokala interstellära mediet kan det finnas kvarvarande områden med mycket het gas som producerar mjuka röntgenstrålar (dvs de med några hundra elektronvolter) som kan observeras lokalt.
De nyligen observerade galaktiska supernovaerna är i de första faserna av den föreslagna utvecklingen ovan. På platserna för Keplers och Tychos novéer finns det tunga dolda moln, och de återstående optiska föremålen är nu påtagliga knutar med glödande gas. Nära Tychos nova, i Cassiopeia, finns det liknande optiskt obetydliga snören som verkar vara rester av ännu en supernovaexplosion. För ett radioteleskop är situationen emellertid spektakulärt annorlunda: Cassiopeia-rest är den starkaste radiokällan på hela himlen. Undersökning av denna rest, kallad Cassiopeia A, avslöjar att en supernovaexplosion inträffade där ungefär 1680, missade av observatörer på grund av det dolda dammet.
