Uma estrela de neutrões é o núcleo colapsado de uma estrela massiva que explodiu como uma supernova. Concentra cerca de 1,4 vezes a massa do Sol numa esfera com aproximadamente 20 quilómetros de diâmetro. Esta é a densidade de um núcleo atómico. Uma colher de chá de material de uma estrela de neutrões pesaria milhares de milhões de toneladas na Terra.

As estrelas de neutrões são constituídas quase inteiramente por neutrões. Os protões e os eletrões no núcleo original da estrela foram comprimidos, e os neutrões resultantes estão tão compactados que resistem a um colapso adicional devido à pressão quântica. A superfície é uma fina crosta de núcleos mais pesados. O interior pode conter estados exóticos da matéria, incluindo neutrões superfluidos e protões supercondutores.

Giram muito rápido. A conservação do momento angular durante o colapso transforma um núcleo estelar de rotação lenta numa estrela de neutrões de rotação rápida. Algumas giram centenas de vezes por segundo. Possuem também campos magnéticos intensos, triliões de vezes mais fortes que o da Terra. Quando o campo magnético passa pela Terra, vemos um pulso de ondas de rádio. Estes são pulsares.

As estrelas de neutrões são laboratórios da física. A sua gravidade é forte o suficiente para curvar a luz de forma percetível. Os seus campos magnéticos testam a eletrodinâmica quântica. As suas fusões produzem ondas gravitacionais e forjam elementos pesados ​​como o ouro e a platina.