Una stella di neutroni è un residuo stellare, un oggetto supercompresso che rimane quando le stelle con una massa compresa tra 1.4 e circa 3 volte la massa del nostro Sole esauriscono il loro combustibile nucleare e collassano verso l’interno. Il risultato è una sfera di materia condensata di circa 20 km (12 miglia) di diametro, con un campo gravitazionale di circa 2 x 10^11 volte più forte di quello terrestre.
La densità di una stella di neutroni è così grande che i protoni e gli elettroni che compongono gli atomi si fondono per formare neutroni elettricamente neutri, le particelle primarie che costituiscono la stella di neutroni. Poiché sono elettricamente neutre, tali particelle possono essere impacchettate molto strettamente insieme, risultando in un oggetto celeste con densità simile a quella del nucleo atomico.
La stella di neutroni è un oggetto astronomico esotico la cui esistenza è stata prevista dalla teoria 35 anni prima che ne venisse scoperta una nel 1968. La velocità di fuga per una stella di neutroni è circa la metà della velocità della luce. Le “montagne” più alte su una stella del genere misurano in millimetri (frazioni di pollice) anziché in chilometri (piedi). Poiché la velocità di rotazione della stella accelera quando collassa, si possono raggiungere velocità angolari enormi, dell’ordine di 30,000 km/sec (18,640 mi/sec), o una rotazione ogni millisecondo o due. Quando queste stelle in rapida rotazione emettono radiazioni elettromagnetiche che possono essere rilevate sulla Terra, vengono ricevute in impulsi continui, da cui deriva il titolo “pulsar”.
Formata dal nucleo di soli scaduti, la stella di neutroni ospita forme esotiche di materia che non si trovano da nessun’altra parte nell’universo: nuclei composti da enormi quantità di neutroni senza elettroni orbitanti, neutroni liberi che galleggiano in una zuppa di “neutronio” superdensa e forse forme esotiche di materia come pioni o kaoni. Queste sono particelle composte da configurazioni o tipi insoliti di quark, i costituenti delle particelle subatomiche. Poiché le forme atomiche convenzionali della materia verrebbero ridotte a brandelli dall’immensa gravità e pressione di una stella di neutroni, potremmo non essere mai in grado di eseguire esperimenti o osservazioni direttamente su tali oggetti. I tipi principali di stelle di neutroni includono il burster di raggi X, la pulsar e la magnetar.