La lumière d'une source lointaine, en passant près d'une étoile à neutrons, se courbe comme le faisceau d'une lampe de poche dans un miroir déformant. Les astrophysiciens ont mené une expérience numérique : ils ont lancé des rayons en arrière, de l'observateur vers l'étoile, et ont observé quelle image un télescope verrait. À l'intérieur de l'étoile, la matière est comprimée au point que son comportement est décrit par une équation simple : plus la compression est forte, plus la résistance est grande.
Lorsque le paramètre de compression augmente, l'étoile devient plus massive, plus grande et plus dense. Cela modifie son apparence optique. Si l'étoile est éclairée par une source sphérique, un anneau lumineux apparaît autour d'elle, comme un liseré autour d'une ombre. Plus l'étoile est « dure », plus l'anneau est large. Si, en revanche, un mince disque de gaz tourne autour de l'étoile, la lumière du disque est toujours plus intense juste à la surface de l'étoile.
L'inclinaison du regard joue un rôle : vu de côté, le contour de l'étoile s'étire en forme de D, et le côté gauche brille nettement plus que le droit. Cela est dû au fait que la matière d'un côté se rapproche de nous, tandis que de l'autre elle s'éloigne. La lumière de la matière qui s'approche devient légèrement « bleue », celle qui s'éloigne devient « rouge ». À faible inclinaison, le décalage vers le rouge gravitationnel domine ; à forte inclinaison, le décalage vers le bleu dû au mouvement prédomine.
La comparaison avec un trou noir de même masse montre que l'étoile à neutrons a une apparence différente. Elle n'a pas d'ombre noire, et son bord lumineux est plus net. Ainsi, les futurs télescopes à haute résolution pourront, sur une image, distinguer l'un de l'autre — et par la même occasion préciser comment la matière se comporte sous une pression inimaginable.
La lumière qui passe près de la surface d'une étoile à neutrons est déviée si fortement qu'on peut voir l'arrière de l'étoile — sa face cachée.