Нейтронная звезда — это звезда с высочайшей плотностью и массой, почти в 1,5—2,5 раза превышающей массу Солнца, с радиусом всего около 10 км. Нейтронные звезды находятся на завершающем этапе процесса эволюции звезды, их масса в несколько раз отличается от солнечной. У этих объектов, после того как закончились все возможные ядерные процессы, внезапно начинает доминировать гравитационная сила, и звезда начинает быстро сжиматься. Следующий за этим внезапный разогрев приводит к ядерной реакции, вызывающей сильный взрыв, приводящий в исполнение смертный приговор звезде — сверхновой. Но после взрыва наружные слои звезды устремляются в космос.

Ее ядро (если ее масса не превышает 2,5 солнечной массы) испытывает гравитационный коллапс, образуя звездное образование очень высокой плотности, а точнее — нейтронную звезду. Если масса ядра больше, возникает черная дыра. Плотность нейтронных звезд составляет порядка 1015 г/см3. Это означает, что 1 см3 материи нейтронной звезды весил бы на Земле около 1млрд. т.Внутри нейтронной звезды свободные электроны и протоны взаимно нейтрализуются, образуя нейтроны и нейтрино, что останавливает коллапс. Этот процесс трансформации, или нейтронизации, идет до тех пор, пока основная часть звездного ядра не будет состоять из нейтронов. В результате гравитационного коллапса нейтронная звезда резко ускоряет вращение до периода в несколько десятков миллисекунд, который характерен для пульсаров. У нормальных звезд световое излучение является результатом происходящих в их недрах ядерных реакций. В нейтронной звезде эти процессы уже не столь активны, и поэтому они перестают создавать световую энергию. Электромагнитное излучение нейтронных звезд, проявляющееся как пульсар, на самом деле берет начало не внутри звезды, а извне, в областях, близких к ее поверхности. Ведь у нейтронной звезды магнитное поле повышенной интенсивности — в миллионы раз сильнее, чем у Солнца, которое распространяется в окружающем пространстве, создавая область влияния, так называемую магнитосферу. Нейтронная звезда втягивает в магнитосферу потоки электронов и позитронов, которые ускоряются из-за ее собственного вращения со скоростью, близкой к скорости света. Магнитное поле нейтронной звезды влияет на движение этих частиц, которые движутся по спирали вдоль силовых линий. Таким образом, они излучают часть своей кинетической энергии в виде электромагнитного, так называемого синхротронного излучения.