Una pulsar è una stella di neutroni in rapida rotazione che emette grandi quantità di radiazioni elettromagnetiche (luce, raggi X, onde radio, ecc.) e getti di particelle. Una stella di neutroni è ciò che rimane quando una stella 4-8 volte la massa del nostro sole brucia la maggior parte del suo carburante ed esplode in una supernova. Gli strati esterni della stella si proiettano rapidamente verso l’esterno, mentre il nucleo stellare collassa in una sfera di circa 20 km di diametro. Alcune stelle di neutroni non ruotano molto rapidamente, ma quelle che lo fanno sono note come pulsar.
I soli più massicci di 8 volte la massa del nostro sole collassano per formare buchi neri, che emettono pochissime radiazioni perché il loro pozzo di gravità è così profondo che nulla può sfuggirgli. I soli meno di 4 volte la massa del nostro sole si trasformano in giganti rosse e poi nane brune, senza collassare in una stella di neutroni. Ma quei soli che collassano in stelle di neutroni rilasciano un’enorme quantità di energia nel processo, a causa della pura energia della materia che collassa. A volte una piccola rotazione iniziale nel nucleo stellare si amplificherà notevolmente man mano che ne conseguirà il collasso, poiché un pattinatore sul ghiaccio tende a ruotare più rapidamente e avvicina le braccia a se stesso.
I getti di particelle e la radiazione elettromagnetica emanano da due punti della stella di neutroni in rotazione: i poli magnetici nord e sud. Poiché la gravità della stella di neutroni è così massiccia (migliaia di volte quella del sole), pochissima materia o luce fuoriesce da qualsiasi altra parte della pulsar. Poiché i poli magnetici sono leggermente disallineati con l’asse di rotazione, proprio come sulla Terra, osserviamo le pulsar come sorgenti luminose che si accendono e si spengono a una frequenza regolare, poiché i poli magnetici vengono ruotati dalla rotazione della stella. Questo fenomeno è stato osservato per la prima volta dallo studente laureato Jocelyn Bell Burnell alla fine del 1967.
Le pulsar producono campi magnetici circa un trilione di volte più intensi di quelli terrestri. Le pulsar in configurazioni binarie con stelle normali sono le più facilmente osservabili, poiché tutte le stelle di neutroni tendono a sottrarre materia dalle stelle compagne, risultando in un disco di accrescimento luminoso. Le pulsar che accumulano materia da una stella compagna tendono a ruotare ancora più rapidamente man mano che acquisiscono massa. Le pulsar ruotano tra le 10 e le 1000 volte al secondo, con alcune varianti che ruotano anche più rapidamente. Le velocità di rotazione di alcune pulsar sono così regolari che sono conosciute come gli orologi più precisi dell’universo. Tra gli oggetti cosmologici più esotici, le pulsar ci offrono una finestra su un mondo bizzarro in cui i campi gravitazionali ed elettromagnetici ad alta intensità sono esposti a velocità relativistiche, mettendo così alla prova i limiti stessi della nostra comprensione della fisica.