يتطلب الكشف عن النجوم النيوترونية أدوات مختلفة عن تلك المستخدمة في الكشف عن النجوم العادية ، وقد استعصت على علماء الفلك لسنوات عديدة بسبب خصائصها المميزة. النجم النيوتروني من الناحية الفنية لم يعد نجمًا على الإطلاق ؛ إنها المرحلة التي تصل إليها بعض النجوم في نهاية وجودها. النجم العادي يحترق من خلال وقود الهيدروجين الخاص به على مدار حياته حتى يحترق الهيدروجين وتتسبب قوى الجاذبية في تقلص النجم ، مما يجبره على ذلك. إلى الداخل حتى تمر غازات الهيليوم بنفس الاندماج النووي الذي حدث مع الهيدروجين ، واندلع النجم إلى عملاق أحمر ، وهو التوهج الأخير قبل انهياره النهائي. إذا كان النجم كبيرًا ، فإنه سيخلق مستعرًا أعظمًا من المواد المتوسعة ، ويحرق كل احتياطياته في خاتمة واحدة مذهلة. تتفكك النجوم الصغيرة إلى غيوم من الغبار ، ولكن إذا كان النجم كبيرًا بدرجة كافية ، فستجبر جاذبيته كل المواد المتبقية معًا تحت ضغط هائل. قوة جاذبية كبيرة للغاية ، وينهار النجم ، ليصبح ثقبًا أسود ، ولكن بالمقدار المناسب من الجاذبية ستندمج بقايا النجم معًا بدلاً من ذلك ، لتشكل غلافًا كثيفًا بشكل لا يصدق النيوترونات. نادرًا ما تصدر هذه النجوم النيوترونية أي ضوء ولا يتجاوز عرضها عدة أميال أو نحو ذلك ، مما يجعل من الصعب رؤيتها ومن الصعب اكتشافها.
النجوم النيوترونية لها خاصيتان أساسيتان يمكن للعلماء اكتشافهما. الأول هو قوة الجاذبية الشديدة للنجم النيوتروني. يمكن في بعض الأحيان اكتشافها من خلال كيفية تأثير جاذبيتها على الأجسام المرئية أكثر من حولها. من خلال التخطيط الدقيق لتفاعلات الجاذبية بين الأجسام في الفضاء ، يمكن لعلماء الفلك تحديد المكان الذي يوجد فيه نجم نيوتروني أو ظاهرة مشابهة. الطريقة الثانية هي من خلال الكشف عن النجوم النابضة. النجوم النابضة هي نجوم نيوترونية تدور ، عادة بسرعة كبيرة ، نتيجة لضغط الجاذبية الذي سببها. تسبب جاذبيتها الهائلة ودورانها السريع في تدفق الطاقة الكهرومغناطيسية من كلا قطبيها المغناطيسي. تدور هذه الأقطاب جنبًا إلى جنب مع النجم النيوتروني ، وإذا كانت تواجه الأرض ، فيمكن التقاطها كموجات راديو. التأثير هو تأثير نبضات الموجات الراديوية السريعة للغاية حيث يدور القطبان واحدًا تلو الآخر لمواجهة الأرض بينما يدور النجم النيوتروني.
تنتج النجوم النيوترونية الأخرى إشعاع X عندما تنضغط المواد الموجودة بداخلها وتسخن حتى يطلق النجم أشعة سينية من أقطابها. من خلال البحث عن نبضات الأشعة السينية ، يمكن للعلماء العثور على هذه النجوم النابضة أيضًا وإضافتها إلى قائمة النجوم النيوترونية المعروفة.