Le stelle di neutroni sono supportate contro il collasso gravitazionale dalla pressione di degenerazione dei neutroni. Questa pressione deriva dal principio di esclusione di Pauli, che impedisce ai neutroni di occupare lo stesso stato quantistico. Quando la densità di una stella di neutroni aumenta, i neutroni vengono forzati ad avvicinarsi e la pressione di degenerazione diventa più forte. Tuttavia, a densità molto elevate, la pressione di degenerazione dei neutroni diventa insufficiente per sostenere la stella contro il collasso gravitazionale.
L'esatta massa massima di una stella di neutroni dipende da una serie di fattori, tra cui la composizione della stella e l'equazione di stato della materia nucleare. Tuttavia, la maggior parte delle stime suggerisce che la massa massima sia di circa 2-3 masse solari.
Se la massa di una stella di neutroni supera questo limite, collasserà in un buco nero. Un buco nero è una regione dello spaziotempo con forze gravitazionali così forti che nulla, nemmeno la luce, può sfuggire da essa. Si ritiene che le stelle di neutroni che collassano nei buchi neri siano i progenitori dei buchi neri di massa stellare.
