Il s'agit d'étoiles dont la luminosité augmente très rapidement lors de phases éruptives (cas des novae) ou explosives (cas des supernovae). Les novae et les supernovae thermonucléaires (les supernovae de type Ia) mettent en jeu des étoiles peu massives avec une compagne tandis que les supernovae gravitationnelles (répertoriées aussi sous les différents types II, Ib et Ic) marquent le terme de l'évolution d'étoiles massives.

La nova récurrente T Pyxidis. Image enregistrée par le télescope Hubble d'une éruption de l'étoile T Pyxidis, un système binaire connu pour être le siège d'éruption récurrente de type nova. Le matériau expulsé se présente sous la forme de grumeaux alors que l'on s'attendait plutôt à une structure plus régulière en coquille.

Novae et supernovae thermonucléaires

Dans un couple d'étoiles dont l'une des composantes est une naine blanche, les conditions sont parfois réunies pour que cette dernière capture les couches externes de son étoile compagnon. En tombant à la surface de l'étoile compacte, la matière ainsi accrétée s'échauffe et se comprime au point de déclencher des réactions thermonucléaires explosives. Quand ces dernières n'affectent que la périphérie de la naine blanche, une quantité de matière de l'ordre de 10-5 masse solaire est éjectée à des vitesses comprises entre quelques centaines et quelques milliers de kilomètres par seconde. La matière ainsi expulsée étant portée à très haute température, l'éruption s'accompagne d'un accroissement brutal de luminosité pouvant faire penser à l'apparition d'une étoile nouvelle, d'où le nom de nova. L'événement contribue également à répandre alentour tous les noyaux radioactifs que les réactions thermonucléaires ont synthétisés.

Pour peu que la masse de la naine blanche soit voisine de la limite de Chandrasekhar, le même mécanisme d'accrétion peu conduire à une conflagration thermonucléaire générale débouchant sur l'explosion de l'étoile dont toute la matière est éjectée à plus de 20 000 kms^-1. Comme dans le cas des novae, la matière expulsée est portée à très haute température, mais l'éjection étant beaucoup plus massive, l'accroissement de luminosité est beaucoup plus considérable, justifiant la dénomination de supernova. La conflagration thermonucléaire synthétise une demi masse solaire (soit 10²⁷ tonnes) de nickel 56 radioactif que l'explosion contribue à disperser dans tout l'espace environnant. Ces supernovae, justement qualifiées de thermonucléaires, sont le plus parfait exemple d'astres tirant leur éclat de la décroissance d'éléments radioactifs, avec, au premier rang, la chaîne de décroissance ⁵⁶Ni->⁵⁶Co->⁵⁶Fe débouchant sur la production massive de fer 56, l'isotope du fer le plus abondant dans la nature.