Для обнаружения нейтронных звезд требуются инструменты, которые отличаются от инструментов, используемых для обнаружения обычных звезд, и они ускользали от астрономов в течение многих лет из-за своих специфических характеристик. Нейтронная звезда технически больше не является звездой; это фаза, которой достигают некоторые звезды в конце своего существования. Обычная звезда сжигает свое водородное топливо в течение своей жизни до тех пор, пока водород не сгорит и силы тяжести не заставят звезду сжиматься, заставляя она направляется внутрь до тех пор, пока газы гелия не пройдут через тот же ядерный синтез, что и водород, и звезда не превратится в красного гиганта, последнюю вспышку перед ее окончательным коллапсом. Если звезда большая, она создаст сверхновую из расширяющегося материала, сжигая все свои запасы в одном захватывающем финале. Меньшие звезды разбиваются на пылевые облака, но если звезда достаточно велика, ее гравитация заставит весь оставшийся материал вместе под огромным давлением. Слишком большая гравитационная сила, и звезда взорвется, превратившись в черную дыру, но с нужным количеством силы тяжести останки звезды сольются вместе, образуя оболочку из невероятно плотной нейтроны. Эти нейтронные звезды редко излучают свет, и их диаметр составляет всего несколько миль, что затрудняет их наблюдение и обнаружение.
У нейтронных звезд есть две основные характеристики, которые могут обнаружить ученые. Первый - это сильная гравитационная сила нейтронной звезды. Иногда их можно обнаружить по тому, как их сила тяжести влияет на более видимые объекты вокруг них. Тщательно изобразив взаимодействие гравитации между объектами в космосе, астрономы могут точно определить место, где находится нейтронная звезда или подобное явление. Второй метод - через обнаружение пульсаров. Пульсары - это нейтронные звезды, которые вращаются, обычно очень быстро, в результате создавшего их гравитационного давления. Их огромная гравитация и быстрое вращение заставляют их излучать электромагнитную энергию от обоих своих магнитных полюсов. Эти полюса вращаются вместе с нейтронной звездой, и, если они обращены к Земле, их можно воспринимать как радиоволны. Эффект заключается в чрезвычайно быстрых импульсах радиоволн, когда два полюса поворачиваются один за другим, обращаясь к Земле, в то время как нейтронная звезда вращается.
Другие нейтронные звезды производят рентгеновское излучение, когда материалы внутри них сжимаются и нагреваются до тех пор, пока звезда не испускает рентгеновские лучи со своих полюсов. Путем поиска рентгеновских импульсов ученые могут найти и эти рентгеновские пульсары и добавить их в список известных нейтронных звезд.