Почему нейтронные звëзды такие плотные?

очень сильная гравитация

Не всё надо измерять - можно и вычислить. "На Земле" этот материал не может существовать, т. к. он тут же взорвался бы и превратился в обычное "земное" вещество. Чтобы ответить, КАК "измерили", надо нехило знать физику и астрономию, но по тексту вопроса можно судить, что Вам это не грозит...

а чего тут удивляться.

химия в школе была? помнишь закон Авогадро? где 1 г атомарного водорода занимает объем 22.4 л и содержит 6⋅10²³ атомов.

а теперь вспомни физику - опыты Резерфорда - или погугли размер ядра атома водорода: 6,5⋅10⁻¹⁶ м.

а теперь вспомни геометрию и найди, какой объем занимают ядра всех этих атомов в совокупности:
6⋅10²³ ⋅ 4/3 п ⋅ (6,5⋅10⁻¹⁶)³ м³ = 6 ⋅ 10⁻²² м³

то есть, если из этих 22 литров выкинуть всю пустоту, останется ничтожная песчинка, которая весит, тем не менее, 1 грамм.

ну, а чайная ложка такого "песка" будет весить:
10⁻³ кг / (6 ⋅ 10⁻²² м³) ⋅ (5⋅10⁻⁶ м³) ~ 10¹³ кг

короче, может, где в выкладках у меня и косяк, но смысл такой, что всё ок, нейтронные звёзды по плотности сопоставимы с ядрами атомов.

У черной дыры плотность еще больше, а это промежуточная стадия, плотность как у ядра атома.

Гравитацией втоптало электроны в протоны так, шо одни нейтроны остались. Пока в топке были ядрёные реакции, то давлением компенсировались гравитационные силы, как выгорело топливо - так и свалилось все к центру.
Атом - это практически пустота, его есть куда сжимать, вот там и сжалось.

Давайте совсем-совсем на пальцАх... :)

Представьте себе кипящий чайник. Пар рвется наружу, дребезжит крышкой и все такое... Теперь представьте, что в чайнике не кипящая вода, а термоядерная бомба. И прикиньте, какие силы нужны, чтобы чайник не разорвало к едрене фене.

"Функционирующая" звезда -- это та же самая термоядерная бомба. Только не одноразовая, а постоянно горящая. И не разрывает ее только потому, что термоядерные реакции идут в ее центральных слоях, а над ними чуть более холодная (по звездным масштабам) плазма. И ее дофигищЬЧЯ -- Солнце, например, весит в триста тысяч раз больше Земли. То есть силы тяжести внешних слоев звезды достаточно для того, чтобы противостоять постоянному термоядерному взрыву, происходящему внутри звезды.

Термоядерные реакции приводят к тому, что из более легких ядер постоянно образуются более тяжелые. Достаточно долго этот процЭсс идет с выделением энергии (при этом со звездой происходят всякие интересные превращения, но сейчас разговор не о них). В какой-то момент дело доходит до железа. И это конец фильма, поскольку для образования ядра железа надо затрачивать энергию. "Взрывные" силы (т. е., выделение энергии) резко уменьшаются, но сила тяжести внешних слоев никуда не исчезает -- они продолжают давить на внутренние слои. Теперь вспомните, что эта сила равна силе термоядерного взрыва. Но, в отличие от, она направлена к центру звезды со всех сторон. Причем звезда всю свою "жизнь" состоит не из атомов, а из плазмы -- "голые" ядра и свободные электроны. И эту плазму в случае чего можно очень нехило сжать. В атоме ядро занимает ОЧЕНЬ небольшую долю объема -- если бы ядро было размером с горошину, атом был бы размером со стадион. В плазме, тем временем, атомы уже порушены -- они не могут существовать при таких высоких температурах...

Все это приводит к явлению, которое называется "взрыв сверхновой" -- звезда на пару минут становится ярче, чем вся галактика, в которой она "живет". В наше время взрывы сверхновых обнаруживаются постоянно -- в декабре 2020 года, например, их было отмечено больше сотни, и это достаточно типичный месяц. После взрыва на месте звезды остается какое-то центральное тело, окруженное расширяющимся газовым облаком, которое со временем рассеивается.

Следующий вопрос: какова природа этого центрального тела? Из квантовой физики следует, что в зависимости от массы грохнувшей звезды может случиться одна из трех вещей -- либо белый карлик (причем он излучает свет и наблюдается непосредственно), либо нейтронная звезда, либо черная дыра (эти сами по себе темные). Причем эту теорию можно проверить. Если "грохнутая" звезда входит в тесную звездную систему (а кратных звезд в этом вашем космосе больше, чем "одиноких", то есть примеры найти нетрудно), она постоянно притягивает к себе горячие газы из атмосферы звезды-соседки. И по мере того, как эти газы падают на погасшую звезду, они нагреваются и излучают фсякоразДно. Причем теория предсказывает, что газы, падающие на нейтронную звезду, должны излучать на частотах, которые отличаются от тех, на которых должны излучать газы, падающие в черную дыру. И это достаточно старая теория -- первую версию предложил один мужЫк по имени Чандрасекар аж в 1931 году.

Наблюдательные данные, на основе которых можно было проверить эту теорию, начали появляться только после 1960 года (их можно получить только если проводить наблюдения за пределами атмосферы -- с геофизических ракет или спутников). Вы, конечно, будете смеяться, но теория подтвердилась -- реально найдены источники, соответствующие теоретическому описанию нейтронной звезды, и источники, соответствующие теоретическому описанию черной дыры...

Это, кстати, только одна линия исследований -- есть и другие... Но на них у меня места не хватит... :)