Ein Pulsar ist ein schnell rotierender Neutronenstern, der große Mengen elektromagnetischer Strahlung (Licht, Röntgenstrahlen, Radiowellen usw.) und Teilchenstrahlen aussendet. Ein Neutronenstern ist das, was übrig bleibt, wenn ein Stern mit der 4- bis 8-fachen Masse unserer Sonne den größten Teil seines Brennstoffs verbrennt und in einer Supernova explodiert. Die äußeren Schichten des Sterns schießen schnell nach außen, während der Sternkern zu einer Kugel mit einem Durchmesser von etwa 20 km zusammenbricht. Einige Neutronensterne rotieren nicht sehr schnell, aber solche, die dies tun, werden als Pulsare bezeichnet.
Sonnen mit einer Masse von mehr als der 8-fachen Masse unserer Sonne kollabieren zu Schwarzen Löchern, die sehr wenig Strahlung aussenden, weil ihre Gravitation so tief ist, dass ihnen nichts entkommen kann. Sonnen mit weniger als der 4-fachen Masse unserer Sonne verwandeln sich in Rote Riesen und dann in Braune Zwerge, ohne zu einem Neutronenstern zu kollabieren. Aber jene Sonnen, die zu Neutronensternen kollabieren, setzen dabei aufgrund der schieren Energie der kollabierenden Materie eine enorme Energiemenge frei. Manchmal wird sich eine kleine anfängliche Rotation im Sternkern stark verstärken, wenn der Kollaps erfolgt, da ein Eisläufer dazu neigt, sich schneller zu drehen und seine Arme näher an sich heranziehen.
Die Teilchenstrahlen und die elektromagnetische Strahlung gehen von zwei Orten auf dem sich drehenden Neutronenstern aus – dem Nord- und Südpol. Da die Schwerkraft des Neutronensterns so massiv ist (tausendmal höher als die der Sonne), entweicht nur sehr wenig Materie oder Licht aus jedem anderen Teil des Pulsars. Da die Magnetpole wie auf der Erde leicht fehlausgerichtet zur Rotationsachse sind, beobachten wir Pulsare als Lichtquellen, die mit einer regelmäßigen Frequenz auf- und abblinken, da die Magnetpole durch die Rotation des Sterns gedreht werden. Dieses Phänomen wurde erstmals Ende 1967 von der Doktorandin Jocelyn Bell Burnell beobachtet.
Pulsare erzeugen Magnetfelder, die ungefähr eine Billion Mal stärker sind als die der Erde. Pulsare in binären Konfigurationen mit normalen Sternen sind am leichtesten zu beobachten, da alle Neutronensterne dazu neigen, Materie von ihren Begleitsternen abzuziehen, was zu einer leuchtenden Akkretionsscheibe führt. Pulsare, die Materie von einem Begleitstern ansammeln, neigen dazu, noch schneller zu rotieren, wenn sie an Masse zunehmen. Pulsare rotieren zwischen 10 und 1000 Mal pro Sekunde, wobei sich einige Varianten sogar noch schneller drehen. Die Rotationsgeschwindigkeit einiger Pulsare ist so regelmäßig, dass sie als die genauesten Uhren im Universum bekannt sind. Pulsare gehören zu den exotischsten kosmologischen Objekten und geben uns ein Fenster in eine bizarre Welt, in der hochintensive Gravitations- und elektromagnetische Felder relativistischen Geschwindigkeiten ausgesetzt sind und so die Grenzen unseres Verständnisses der Physik auf die Probe stellen.