En nøytronstjerne er den kollapsede kjernen til en massiv stjerne som eksploderte som en supernova. Den pakker omtrent 1,4 ganger solens masse inn i en kule på omtrent 20 kilometer i diameter. Det er tettheten til en atomkjerne. En teskje nøytronstjernemateriale ville veie milliarder av tonn på jorden.

Nøytronstjerner er nesten utelukkende laget av nøytroner. Protonene og elektronene i den opprinnelige stjernens kjerne ble knust sammen, og de resulterende nøytronene er pakket så tett at de motstår ytterligere kollaps gjennom kvantetrykk. Overflaten er en tynn skorpe av tyngre kjerner. Interiøret kan inneholde eksotiske materietilstander, inkludert superfluide nøytroner og superledende protoner.

De roterer raskt. Bevaring av vinkelmomentum under kollapsen forvandler en sakte roterende stjernekjerne til en raskt roterende nøytronstjerne. Noen roterer hundrevis av ganger i sekundet. De har også intense magnetfelt, billioner av ganger sterkere enn jordens. Når magnetfeltet sveiper forbi jorden, ser vi en puls av radiobølger. Det er pulsarer.

Nøytronstjerner er laboratorier for fysikk. Tyngdekraften deres er sterk nok til å bøye lys merkbart. Magnetfeltene deres tester kvanteelektrodynamikk. Sammenslåingene deres produserer gravitasjonsbølger og danner tunge elementer som gull og platina.