A detecção de estrelas de nêutrons exige instrumentos diferentes daqueles usados ​​para detectar estrelas normais, e eles escapam dos astrônomos por muitos anos por causa de suas características peculiares. Uma estrela de nêutrons, tecnicamente, não é mais uma estrela; é a fase que algumas estrelas alcançam no final de sua existência. Uma estrela normal queima seu hidrogênio combustível ao longo de sua vida até que o hidrogênio seja queimado e as forças da gravidade façam com que a estrela se contraia, forçando-a para dentro até que os gases de hélio passem pela mesma fusão nuclear que o hidrogênio. a estrela irrompe em um gigante vermelho, um último clarão antes de seu colapso final. Se a estrela for grande, criará uma supernova de material em expansão, queimando todas as suas reservas em um final espetacular. Estrelas menores são quebradas em nuvens de poeira, mas se a estrela for grande o bastante, sua gravidade forçará todo o material restante a se unir sob enorme pressão. Demasiada força gravitacional, e a estrela implode, tornando-se um buraco negro, mas com a quantidade certa de gravidade, os restos da estrela se fundirão, formando uma camada de nêutrons incrivelmente densos. Essas estrelas de nêutrons raramente emitem luz e têm apenas alguns quilômetros de largura, tornando-as difíceis de serem vistas e difíceis de detectar.

As estrelas de nêutrons têm duas características primárias que os cientistas podem detectar. A primeira é a intensa força gravitacional de uma estrela de nêutrons. Às vezes, eles podem ser detectados por como a gravidade afeta objetos mais visíveis ao seu redor. Ao traçar cuidadosamente as interações da gravidade entre os objetos no espaço, os astrônomos podem identificar o local onde uma estrela de nêutrons ou fenômeno similar está localizado. O segundo método é através da detecção de pulsares. Pulsares são estrelas de nêutrons que giram, geralmente muito rápidas, como resultado da pressão gravitacional que as criou. Sua enorme gravidade e rotação rápida fazem com que eles transmitam energia eletromagnética de seus pólos magnéticos. Esses pólos giram junto com a estrela de nêutrons e, se estiverem voltados para a Terra, podem ser captados como ondas de rádio. O efeito é de pulsos de ondas de rádio extremamente rápidos à medida que os dois pólos giram um após o outro para enfrentar a Terra enquanto a estrela de nêutrons gira.

Outras estrelas de nêutrons produzem radiação X quando os materiais dentro delas comprimem e aquecem até a estrela dispara raios X de seus pólos. Ao procurar por pulsos de raios X, os cientistas também podem encontrar esses pulsares de raios X e adicioná-los à lista de estrelas de nêutrons conhecidas.