Bề mặt của sao neutron là rất nóng, với nhiệt độ vượt quá 109 K: nóng hơn phần lõi của tất cả, ngoại trừ những ngôi sao to lớn nhất. Nhiệt lượng này bị chi phối hoặc là bởi phản ứng hợp hạch trong khí tích tụ hoặc do sự nén khí bởi trọng lực của sao neutron.[6][7] Do nhiệt độ cao, các quá trình hạt nhân bất thường có thể diễn ra khi phần vỏ bao của sao khổng lồ đỏ rơi vào bề mặt của sao neutron. Hydro có thể hợp nhất để tạo ra một hỗn hợp các đồng vị khác với trong quá trình tổng hợp hạt nhân sao thông thường, và một số nhà thiên văn học đã đề xuất rằng tổng hợp hạt nhân proton nhanh xảy ra trong các vụ bạo phát tia X cũng diễn ra bên trong các thiên thể Thorne–Żytkow.[8]

Về mặt quan sát, một thiên thể Thorne–Żytkow có thể giống với một siêu sao khổng lồ đỏ,[9] hoặc nếu nó đủ nóng để thổi bay các lớp bề mặt giàu hydro, thì giống một sao Wolf–Rayet giàu nitơ (loại WN8).[10]

Một TŻO có tuổi thọ ước tính 10 5 -10 6 năm. Với tuổi thọ này, có thể có từ 20 đến 200 thiên thể Thorne-Żytkow hiện đang tồn tại trong Ngân Hà.[11]