中子星幾乎全部由中子構成，通俗地講它就是一個“大原子核”，擁有和原子核大致相同的質量密度。一顆與太陽質量差不多大的中子星，其直徑只有大約10公里。

恆星雖然巨大，但要描述恆星的演化卻也簡單，最主要的引數就是恆星的質量M。當恆星的核燃料（主要是氫）燃燒完的時候，會變成白矮星，白矮星的主要成分是氦、碳和核合成產生的其他元素。假如白矮星的質量大於1.4倍太陽的質量，由於引力太強了，白矮星無法支撐其自身的結構而發生猛烈的坍縮，此時會發生超新星爆發。 如果這個質量特別大（大於3倍太陽質量），恆星會一直坍縮下去變成黑洞。但假如這個質量不是特別大，就會形成一個完全由中子構成的恆星——中子星。

在這個過程中，原子中的電子會被原子核中的質子俘獲，電子與質子結合，變成一箇中子和一箇中微子，中子被保留在原子核中，而中微子被髮射出去。

“質子+電子 —> 中子+電子中微子”

超新星爆發時的強大壓力向外拋射出大量恆星核合成的產物（如鐵等元素），向內壓縮它們，可以形成質量小到只有0.1倍太陽質量的中子星。質量更小的恆星會變成小白矮星，但假如小白矮星能夠吸積足夠多物質，使得質量超過臨界值的話，它們也可以演化為中子星。

中子星具有一個鐵和其他類似元素構成的固體殼，它的下面是正常的中子區，再往下是流體區，主要是處於超流態的中子，最裡面還可能有一個由夸克組成的核。

（一顆1.5倍太陽質量的中子星示意圖，其直徑為12英里，固體殼只有1英里厚，剩下的區域大部分都是中子。）

首先我們需要來了解一下什麼是中子星，中子星是一種極其緻密的天體，它是恆星演化到生命的後期，經過引力坍縮發生超新星爆炸後的質量沒有達到足以形成黑洞規格，而發生了物質內部奔潰坍塌，形成的一種質量介於白矮星和黑洞之間的星體。它的物質緻密程度介於白矮星和黑洞之間，換句話說，中子星是迄今為止在現實中發現的除黑洞之外最緻密的天體。根據天文學上的相關計算結果顯示，如果一個壽命處於末期的恆星，其質量範圍在8~30倍的太陽質量時，才有可能坍縮為一箇中子星。從中子星的物質結構演變來看，符合質量要求的晚期恆星爆炸後在坍縮過程中，物質原子中的電子被擠壓到了原子核內部，此時電子和質子發生正負電荷中和反應生成中子，此時物質原子變成了僅僅由中子組成，中子簡併壓力（因不能佔據空間同一位置粒子間產生的一種相互排斥力）支撐住了中子星的進一步壓縮，此時的物質處於一種量子流體狀態，是一種強相互作用起主導作用的狀態，我們稱之為費米液體。而整個中子星就是由許許多多原子核相互緊緊地挨在一起形成的。由於在引力坍縮過程中劇烈擠壓，還會釋放出各種高能宇宙輻射，這些輻射足以傳播到地球附近，而被人們觀測到。

注：如果對超新星爆炸不太瞭解可以閱讀相關資料，有助於理解中子星的形成。

中子星是大約十倍太陽質量的恆星演化而成的。

我們的太陽內部當前有大量的原子和原子核，輕重原子核都有，當前主要以輕原子核為主(如氫、氦、碳等)，太陽在演化過程中，不斷進行熱核聚變反應，不斷消耗內部的輕原子核，逐漸變成重元素的原子核(如鐵後面的重原子核)。

我們的太陽這樣質量的恆星，最終會演化成由重元素的原子核組成的白矮星乃至黑矮星。

恆星在演化過程中，會不斷吞噬周圍的大小天體，或者和鄰近的其他恆星相互吞併碰撞，質量會越來越大，當質量增大到十倍太陽質量時，在極大的引力(壓力)下，會發生重核聚變反應，最終會演化成中子星。

由此可見，中子星就是由無數箇中子組成的星球，也叫做脈衝星，密度極大、引力極大。內部的核燃料(原子和原子核)已經消耗貽盡。但是還在對外輻射能量，不斷演化。

恆星在演化過程中，當質量增大到8一25倍太陽質量時，在極大的壓力下，中子和中子之間、組成中子的夸克之間也會發生碰撞或收縮，釋放出巨大的核能，形成超新星爆發，最終演化成黑洞。

由此可見，黑洞內部已經不存在原子、原子核、質子、電子和中子了，黑洞內部其實就是一團夸克態物質，再也不能對外發光了，只能以引力波的形式對外輻射能量，繼續演化。