Στους πυρήνες των αστέρων αυτών η θερμοκρασία που αναπτύσσεται μετά την «καύση» του ήλιου, λόγω της βαρυτικής συστολής, είναι εξαιρετικά υψηλή. Το γεγονός ευνοεί την πραγματοποίηση θερμοπυρηνικών αντιδράσεων, κατά τις οποίες ο άνθρακας μετατρέπεται τελικά σε σίδηρο.

Ο σχηματισμός σιδήρου σηματοδοτεί το τέλος της παραγωγής ενέργειας μέσω πυρηνικών αντιδράσεων. Για να πραγματοποιηθούν οι πυρηνικές αντιδράσεις του σιδήρου, απαιτείται και δεν παράγεται ενέργεια. Έτσι οι πυρηνικές αντιδράσεις σταματούν. Η πίεση του νέφους των ηλεκτρονίων δεν είναι αρκετά ισχυρή για να ανακόψει τη βαρυτική συστολή. Η βαρύτητα χωρίς ανταγωνιστή προκαλεί κατάρρευση του πυρήνα σε κλάσμα του δευτερολέπτου, με ταχύτητες που φτάνουν το 15 - 30% της ταχύτητας του φωτός. Η πυκνότητα του πυρήνα αυξάνει υπερβολικά, καθώς οι διαστάσεις του μειώνονται εκπληκτικά. Για παράδειγμα, ένας υποθετικός αστέρας με διάμετρο αντίστοιχη της Γης θα κατέληγε σε αντικείμενο διαμέτρου μόλις 50 mm.

Όταν η πυκνότητα του πυρήνα, γίνει πολύ μεγαλύτερη από αυτή του λευκού νάνου, τα πρωτόνια και τα νετρόνια απελευθερώνονται από τους πυρήνες των ατόμων. Τα ηλεκτρόνια συγχωνεύονται με τα πρωτόνια και τα μετατρέπουν σε νετρόνια. Δημιουργείται έτσι ένα αέριο νετρονίων, του οποίου η πίεση είναι ικανή να σταματήσει απότομα την κατάρρευση του πυρήνα.

Το υλικό των ανώτερων στρωμάτων του αστέρα, που συνεχίζει να καταρρέει, συγκρούεται με τον πυρήνα και αναπηδά. Αυτή η κατάσταση δημιουργεί ένα ισχυρότατο ωστικό κύμα που προκαλεί φοβερή έκρηξη, γνωστή με τον όρο έκρηξη υπερκαινοφανούς τύπου ΙΙ. (Άλλου τύπου έκρηξη υπερκαινοφανούς συμβαίνει σε συστήματα διπλών αστέρων με διαφορετικούς μηχανισμούς και είναι γνωστή ως έκρηξη τύπου Ι).

Η ενέργεια που εκλύεται κατά την έκρηξη υπερκαινοφανούς εκπέμπεται στο διάστημα με ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία και με τη μορφή νετρίνων. Μόνον η ενέργεια της Η/Μ ακτινοβολίας ισοδυναμεί με τη συνολική ενέργεια που εκπέμπει ο Ήλιος μας σε όλη τη διάρκεια της ζωής του. Η μέγιστη λαμπρότητα ενός υπερκαινοφανούς ισοδυναμεί με τη συνολική λαμπρότητα 10 δισεκατομμυρίων ηλίων, ίδιων με το δικό μας Ήλιο.

Το υπόλειμμα της έκρηξης ενός αστέρα μεσαίας κατηγορίας είναι ο πυρήνας του, ο οποίος, όπως είδαμε, αποτελείται από νετρόνια. Σχηματίζεται λοιπόν έτσι ένας αστέρας νετρονίων.

Συνήθως η μάζα ενός αστέρα νετρονίων είναι ίση με 1,5 - 2,0 ηλιακές. Η διάμετρός του είναι 15 - 20 Km, δεν ξεπερνάει δηλαδή τη διάμετρο μιας μικρής πόλης!

Όταν οι αστέρες νετρονίων περιστρέφονται ονομάζονται πάλσαρς (pulsars) και εκπέμπουν περιοδικά ραδιοκύματα. Ο πρώτος pulsar παρατηρήθηκε από μια μεταπτυχιακή φοιτήτρια του Cambridge, η οποία τον Νοέμβριο του 1967 ανακάλυψε μία περίεργη περιοδική πηγή ραδιοκυμάτων. Στην αρχή φαντάστηκε ότι επρόκειτο για σήματα από εξωγήινο πολιτισμό. Σύντομα όμως ανιχνεύτηκαν τρεις ακόμα παρόμοιες ραδιοπηγές και έτσι έγινε φανερό ότι οι αιτίες της ραδιοεκπομπής ήταν φυσικές.