就猜想宇宙中会存在特别致密的天体，但其论文到1932年才发表。1932年，中子被发现后，朗道随即大胆地提出了“中子星”一词（更确切地说，朗道称其为“中子核”）。朗道在只有4页纸的简短论文中，独立推导出了着名的钱德拉塞卡极限。印度青年天体物理学家苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡当时因巨大质量星体演化理论不被认可而遭到孤立，而朗道发表的致密星体研究和命名中子星的举动为他提供了支持。朗道还曾半开玩笑地提到过，也许世界上还会出现核心密度大到“连常规量子力学定律都不再适用”（"the laws of ordinary qua