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依據恆星演化理論，質量在四至八倍太陽質量的恆星，歷經紅巨星階段後，星球質量剩下約1.4至3倍的太陽質量，當核心經核反應至鐵與鎳後，由於進一步的融合不會再產生能量，恆星無法支持自身的重力而急劇收縮，因壓力太大使原子核破碎，逼使電子被壓縮與質子結合成中子，此時部分能量以反彈波形式向外傳遞將外層炸散，即超新星階段，爆炸後中心殘骸繼續收縮直至中子的密度能抗拒重力壓縮才停止，此種星球內僅中子能存在，因此稱中子星。

中子星一般質量與太陽差不多，但半徑僅約十公里左右，密度高到不可思議的地步，相當於地球上一塊方糖大小卻約重一億公噸的質量，典型的中子星表面溫度約一百萬度左右，由於它體積實在太小，因此雖然溫度很高，但是光度很低，我們在地球上不容易以光學望遠鏡偵測到它的存在。