中子星 中子星的形成始于大质量恒星生命的终结。当一颗质量约为太阳8至25倍的恒星耗尽核心核燃料后，其辐射压无法抗衡自身引力，核心发生急剧坍缩。这一过程称为超新星爆发（通常为II型）。在猛烈爆炸将恒星外层抛射到星际空间的同时，核心在巨大压力下被压缩。核心物质中的电子被压入原子核，与质子结合形成中子，并释放出中微子。最终，当核心密度达到原子核密度（约每立方厘米3×10^14克）时，中子简并压与引力达到平衡，形成直径仅约20公里、却拥有1至2倍太阳质量的致密残骸——中子星。 中子星的内部结构从外到内具有显著的分层。最外层是 固态外壳 ，厚度约1公里，由铁等重元素的原子核（因高压而排列成晶体点阵）和高度简并的自由电子构成。向内是 内壳层 ，密度增加导致部分原子核变得富含中子，甚至出现奇特的中子滴（自由中子从原子核中“滴出”）。在约0.5公里深处，密度达到约4×10^11克/立方厘米，原子核完全溶解，物质进入 中子流体层 。这里主要由超流体中子（一种无粘滞的量子流体）组成，混杂着少量超导质子和正常电子。最中心可能是一个 核心 ，密度远超核密度，物理状态未知，可能包含奇异的物质形态，如超子、π介子凝聚态，甚至是自由夸克物质（夸克星假说），这仍是当前前沿研究的课题。 中子星具有若干极端物理特性。其 密度 极高，一茶匙物质的质量可达十亿吨。 引力 极强，表面逃逸速度可达光速的一半。 磁场 通常异常强大，大多数中子星（普通脉冲星）表面磁场强度在10^8至10^12特斯拉之间，而“磁星”这类特殊中子星，磁场可高达10^11至10^15特斯拉。由于角动量守恒，恒星核心坍缩时自转急剧加快，形成极快的 自转周期 ，从毫秒级（每秒数百转）到数秒不等。 中子星主要通过两种主要方式被观测和研究。一是作为 脉冲星 ，其强磁场产生的辐射束（通常为射电波，也包括X射线或伽马射线）随星体自转周期性扫过地球，如同宇宙灯塔，提供精确的时钟信号。二是通过其对伴星的 吸积 效应，在双星系统中，中子星强大的引力可从伴星吸积物质，物质在下落过程中释放巨大引力能，产生强烈的X射线辐射，形成X射线双星。某些毫秒脉冲星正是通过吸积加速自转形成的。 研究中子星对于理解极端条件下的物理（核物理、粒子物理、广义相对论）、恒星演化结局、宇宙中重元素的合成（如通过中子星并合产生金、铂等）以及引力波天文学（双中子星并合是引力波的重要来源）具有至关重要的意义。