Ένα σουπερνόβα αστάθειας ζεύγους είναι ένας ειδικός τύπος σουπερνόβα, ή αστρικής έκρηξης, που συμβαίνει μόνο σε αστέρια που έχουν μεγάλη μάζα (μεταξύ 130 και 250 ηλιακές μάζες), έχουν χαμηλού έως μέτριους ρυθμούς περιστροφής και χαμηλή μεταλλικότητα (πρωτίστως κατασκευασμένα από υδρογόνο και ήλιο ). Σε ένα σουπερνόβα αστάθειας ζεύγους, ο πυρήνας του άστρου είναι τόσο εξαιρετικά ενεργητικός που οι συγκρούσεις μεταξύ των ακτίνων γάμμα και των ατομικών πυρήνων έχουν ως αποτέλεσμα την αυθόρμητη δημιουργία ζευγών ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων, αφαιρώντας μεγάλο μέρος της θερμικής ενέργειας και οδηγώντας σε πτώση της πίεσης. Αυτή η πτώση πίεσης έχει ως αποτέλεσμα το αστέρι να καταρρεύσει μερικώς λόγω της βαρύτητας.
Οι περιοχές κατάρρευσης υπερθερμαίνονται γρήγορα σε ακραίες θερμοκρασίες και πιέσεις, προκαλώντας την ταχεία σύντηξη των ατομικών πυρήνων και την τεράστια απελευθέρωση ενέργειας. Η θερμική ενέργεια που προκύπτει είναι τόσο τεράστια που φυσά το αστέρι εντελώς χώρια, χωρίς να αφήνει τίποτα πίσω του. Όλα τα άλλα σουπερνόβα αφήνουν πίσω τους υπολείμματα μαύρης τρύπας ή άστρων νετρονίων.
Οι σουπερνόβα αστάθειας ζευγών πιστεύεται ότι είναι σπάνιες σήμερα, με μόνο έναν υποψήφιο να σημειώνεται στην πρόσφατη αστρονομική ιστορία: το SN 2006gy, το οποίο ονομάστηκε «η πιο φωτεινή αστρική έκρηξη που έχει καταγραφεί ποτέ». Ήταν δέκα φορές πιο ισχυρό από ένα σουπερνόβα, και όπως άλλες παρόμοιες εκρήξεις σουπερνόβα αναφερόταν ως υπερκαινοφανής. Μερικοί επιστήμονες έχουν προτείνει ότι οι σουπερνόβα αστάθειας ζεύγους μπορεί να αφήσουν πίσω τους ένα υπόλειμμα αστεριών κουάρκ, αλλά αυτό δεν έχει επιβεβαιωθεί.
Αν και οι σουπερνόβα αστάθειας ζευγών σπάνια παρατηρούνται στο παρόν, πιστεύεται ότι ήταν πολύ πολυάριθμοι στο μακρινό παρελθόν, μεταξύ των αρχέγονων, υπερμεγέθων, χαμηλής μεταλλικότητας αστέρια του Πληθυσμού III. Αυτά είναι τα πρώτα αστέρια που δημιουργήθηκαν μετά την περίοδο σκότους 100 εκατομμυρίων ετών μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Είναι αρκετά παλιά και απομακρυσμένα ώστε να είναι πρακτικά μη παρατηρήσιμα με τη χρήση της τρέχουσας τεχνολογίας τηλεσκοπίων μας, αν και το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb έχει απεικονίσει το αρχαίο φως που πιστεύεται ότι είναι η αμυδρή λάμψη των άστρων του Πληθυσμού III.
Το Eta Carinæ είναι ένα αστέρι στον γαλαξία μας με τόση μάζα (100-150 ηλιακές μάζες) που μπορεί να εκραγεί σε ένα ζεύγος αστάθειας σουπερνόβα στο τέλος της ζωής του. Όντας μόλις 4,500 έτη φωτός μακριά από τη Γη, αν εκραγεί, θα ήταν τόσο φωτεινό που θα ήταν δυνατό να διαβαστεί τη νύχτα χρησιμοποιώντας το φως της. Η σουπερνόβα θα ήταν ακόμη και ορατή κατά τη διάρκεια της ημέρας, όπως η Σελήνη. Ευτυχώς, δεν θα ήταν ακόμα αρκετά ενεργητικό για να βλάψει σημαντικά την ατμόσφαιρα της Γης.