Una estrella de neutrones es un remanente estelar, un objeto supercomprimido que queda cuando las estrellas con una masa entre 1.4 y aproximadamente 3 veces la masa de nuestro Sol agotan su combustible nuclear y colapsan hacia adentro. El resultado es una esfera condensada de materia de unos 20 km (12 millas) de ancho, con un campo gravitacional aproximadamente 2 x 10 ^ 11 veces más fuerte que el de la Tierra.
La densidad de una estrella de neutrones es tan grande que los protones y electrones que forman los átomos se fusionan para formar neutrones eléctricamente neutros, las partículas primarias que forman la estrella de neutrones. Debido a que son eléctricamente neutrales, estas partículas pueden empaquetarse muy juntas, lo que da como resultado un objeto celeste con una densidad similar a la del núcleo atómico.
La estrella de neutrones es un objeto astronómico exótico cuya existencia fue predicha por la teoría 35 años antes de que uno fuera descubierto en 1968. La velocidad de escape de una estrella de neutrones es aproximadamente la mitad de la velocidad de la luz. Las «montañas» más altas en una estrella de este tipo miden en milímetros (fracciones de pulgada) en lugar de kilómetros (pies). Debido a que la velocidad de rotación de la estrella se acelera a medida que colapsa, se pueden lograr tremendas velocidades de velocidad angular, del orden de 30,000 km / seg (18,640 mi / seg), o una rotación cada milisegundo o dos. Cuando estas estrellas que giran rápidamente emiten radiación electromagnética que se puede detectar en la Tierra, se reciben en pulsos continuos, lo que provoca el título de «púlsar».
Formada a partir del núcleo de soles expirados, la estrella de neutrones alberga formas exóticas de materia que no se encuentran en ningún otro lugar del universo: núcleos compuestos por enormes cantidades de neutrones sin electrones en órbita, neutrones libres flotando en una sopa de «neutronio» superdensa, y posiblemente formas exóticas de materia como piones o kaones. Estas son partículas compuestas por configuraciones o tipos inusuales de quarks, los constituyentes de partículas subatómicas. Debido a que las formas atómicas convencionales de la materia serían destrozadas por la inmensa gravedad y presión de una estrella de neutrones, es posible que nunca podamos realizar experimentos u observaciones en tales objetos directamente. Los tipos principales de estrellas de neutrones incluyen la explosión de rayos X, púlsar y magnetar.