Ein Neutronenstern ist der kollabierte Kern eines massereichen Sterns, der als Supernova explodierte. Er enthält etwa die 1,4-fache Masse der Sonne in einer Kugel mit einem Durchmesser von rund 20 Kilometern. Das entspricht der Dichte eines Atomkerns. Ein Teelöffel Neutronensternmaterial würde auf der Erde Milliarden Tonnen wiegen.

Neutronensterne bestehen fast vollständig aus Neutronen. Die Protonen und Elektronen im ursprünglichen Sternkern wurden zusammengepresst, und die entstandenen Neutronen sind so dicht gepackt, dass sie einem weiteren Kollaps durch Quantendruck widerstehen. Die Oberfläche besteht aus einer dünnen Kruste aus schwereren Atomkernen. Im Inneren könnten exotische Materiezustände vorkommen, darunter superfluide Neutronen und supraleitende Protonen.

Sie rotieren extrem schnell. Die Erhaltung des Drehimpulses während des Kollapses verwandelt einen langsam rotierenden Sternkern in einen rasend schnell rotierenden Neutronenstern. Manche drehen sich Hunderte Male pro Sekunde. Sie besitzen zudem extrem starke Magnetfelder, Billionen Mal stärker als das der Erde. Wenn ein solches Magnetfeld die Erde passiert, beobachten wir einen Radiopuls. Das sind Pulsare.

Neutronensterne sind Laboratorien der Physik. Ihre Gravitation ist stark genug, um Licht merklich abzulenken. Ihre Magnetfelder erproben die Quantenelektrodynamik. Ihre Verschmelzungen erzeugen Gravitationswellen und formen schwere Elemente wie Gold und Platin.