Các lớp bên ngoài của ngôi sao trải qua một vụ nổ siêu tân tinh, để lại một ngôi sao sụp đổ được gọi là sao neutron. Những ngôi sao có khối lượng gấp 1,4 đến ba lần mặt trời sinh ra sao neutron. Trong các ngôi sao neutron, các nguyên tử bị nghiền nát trong khi các proton thu giữ các electron và biến đổi thành neutron.
Các ngôi sao tạo thành phản ứng tổng hợp hạt nhân bắt đầu bằng hydro chuyển đổi thành heli và năng lượng, tỏa nhiệt và ánh sáng. Helium sau đó được chuyển đổi thành carbon tạo ra bức xạ. Carbon chuyển hóa thành oxy, biến thành silicon và sau đó thành sắt. Miễn là áp suất bên trong được tạo ra bởi các phản ứng hạt nhân, các lớp bên ngoài của ngôi sao tồn tại bằng cách cân bằng với lực hấp dẫn. Khi năng lượng không còn được giải phóng bởi phản ứng, các ngôi sao không thể chịu được trọng lực và do đó chúng sụp đổ.
