중심부가 거의 중성자로 이루어진 천체. 중성자별의 개념은 1932년 영국의 원자물리학자 J.채드윅이 중성자를 발견한지 얼마 안 되어 형성되었다.

별 전체를 하나의 거대한 원자핵으로 볼 수 있는 초고밀도의 중성자별의 존재 가능성은 L. D. 란다우가 지적했으며, W. 바데와 F. 츠위키는 33년 초신성(超新星) 폭발에 의해 중성자별이 만들어진다는 의견을 제시했다.

중성자별의 구조에 관해서는 일반상대성이론과 중성자 페르미 기체의 상태방정식을 사용해 39년 J. R. 오펜하이머 와 G. M. 볼코프가 발표했다.

관측적으로 중성자별의 존재가 확증된 것은 68년 영국의 A. 휘시 등이 발견한 펄서(pulsar ; 脈動電波源)가 중성자별과 동정(同定)되고부터이다.

중성자별은 전파 펄서로서존재할 뿐만 아니라 근접쌍성계(近接雙星系)에 존재할 때는 강한 X선별로서 관측된다는 것이 70년대부터의 X선 천문학의 관측에 의해 밝혀졌다.

일반적으로 페르미온으로 이루어지는 물질은 온도 0°에서도 유한(有限)한 압력을 나타내므로 온도 0K의 별이 안정하게 존재할 수 있다.

중심밀도가 1cm당 10~10g인 별이 중성자별이다[그림 1].

중성자별의 최대질량은 태양질량의 1.7배쯤임을 알 수 있다.

1cm당 10g 이하의 중심밀도인 별이 백색왜성(白色矮星)이다.

안정한 백색왜성과 중성자별의 밀도영역 밖에서는 일반적으로 별은 불안정한 상태이다.

중성자별의 가장 바깥쪽의 영역은 외각(外殼)이라고 하며, 원자핵으로 이루어지는 결정격자(結晶格子) 사이를 상대론적으로 축퇴(縮退)한 전자액체가 이 외각을 채우고 있다[그림 2].

그 안쪽에는 내각(內殼)이라는 영역이 있고, 원자핵의 결정격자와 전자액체 및 중성자액체가 존재한다.

내각의 안쪽에는 양자(量子)액체 영역이 있고, 중성자액체 · 양성자(陽性子)액체 · 전자액체의 3가지 페르미액체가 공존한다.