La materia degenerada es una forma extraña de materia exótica creada en los núcleos de estrellas masivas, donde los átomos o incluso las partículas subatómicas están tan cerca que la fuente primaria de presión ya no es térmica sino cuántica, dictada por las limitaciones establecidas por el principio de exclusión de Pauli. que afirma que dos partículas no pueden ocupar el mismo estado cuántico. También es útil en algunas circunstancias tratar los electrones de conducción en los metales como materia degenerada, debido a su alta densidad. La materia degenerada, específicamente el hidrógeno metálico, se ha creado anteriormente en un laboratorio, utilizando presiones de más de un millón de atmósferas (> 100 GPa).
La materia degenerada es única en el sentido de que su presión está dictada solo parcialmente por la temperatura y, de hecho, la presión se mantendría incluso si la temperatura de la materia se redujera al cero absoluto. Esto es bastante diferente a los gases ideales que aprendemos en la clase de física, donde la temperatura y la presión / volumen están estrechamente relacionados.
En orden de densidad creciente, las formas comunes de materia degenerada incluyen hidrógeno metálico, presente en grandes cantidades en el núcleo de planetas masivos como Júpiter y Saturno; materia enana blanca, que se encuentra en las enanas blancas, en las que un día se convertirá nuestro Sol; neutronio, que se encuentra en las estrellas de neutrones, el punto final de la evolución estelar de las estrellas de 1.35 a aproximadamente 2.1 masas solares; materia extraña; o materia de quarks, que también se postula que existe dentro de estrellas muy masivas.
En las enanas blancas, el material se denomina materia degenerada por electrones, porque no hay suficiente energía para colapsar los electrones en núcleos atómicos y producir neutronio. En las estrellas de neutrones, el material se llama materia degenerada por neutrones, porque la presión es tan grande que los electrones se fusionan con los protones para crear materia que no está formada más que por neutrones. En condiciones normales, los neutrones libres degeneran en un protón y un electrón en unos 15 minutos, pero bajo la tremenda presión de una estrella de neutrones, la materia de solo neutrones es estable.
Se cree que la forma más extrema de materia degenerada, la materia extraña, existe en las estrellas de quarks, estrellas con una masa en algún lugar entre las estrellas de neutrones y los agujeros negros, en las que los quarks constituyentes de los neutrones se desacoplan y se crea una sopa de quarks. Las estrellas de quarks son un posible candidato para la misteriosa materia oscura que constituye la mayor parte de la masa de las galaxias observadas.