处于极高压力下具有极高密度的物质。致密星中的物质即处于高密高压状态。当物质
密度ρ大于500克/立方厘米时，电子已不再为个别原子核所束缚，而成为在所有原子核的正电荷背景上自由运动的电子气。
在低温时，电子气是简并的。对于理想的简并电子气，在零温时，电子所具有的最高动量（称为费密动量pF）为，式中为，h为普朗克常数，n为电子数密度。可见，即使在零温时，电子仍然具有相当高的动量，可以产生相当高的压力。白矮星就是由简并电子气的压力与自引力相平衡而形成的一种致密星。白矮星物质的典型密度约为5吨/立方厘米。在更高的压力下，电子的费密能量增高，可能出现下述过程：，式中（A，Z）表示核子数为A、质子数为Z的原子核，e表示电子，ve表示中微子。这一过程使原子核中的一个质子变成一个中子而放出一个中微子，结果使原子核中子化。当密度极大时，中子化很强，物质将进入简并中子气状态。由于中子的质量远大于电子，简并中子气的压力要比简并电子气的压力高得多。由简并中子气的压力与自引力相平衡而形成的星体，就是中子星。中子星物质的密度约为10亿吨/立方厘米。
中子星物质不是由纯中子组成的。它是处于下列两种过程所决定的准平衡状态：；，式中p表示质子，n表示中子，表示反中微子。准平衡表示中微子v及不参与反应的平衡，因为中微子不断由星体逸出。在这种高密度的准平衡状态中，物质的极大部分为中子，而质子、电子只占极小部分。在更高的密度下（ρ≥10亿吨/立方厘米），物质中将会发生下列类型的过程：等，式中为超子。这时物质处于一种超子混合态。