Una stella di quark è un oggetto esotico estremamente compresso, teorizzato per formare circa l’1% di tutte le stelle di neutroni, che a loro volta si formano in modo affidabile al collasso di stelle con 1.5 – 3.0 masse solari. Le stelle di quark non sono state osservate in modo definitivo, ma due promettenti candidati sono stati registrati dal Chandra X-Ray Observatory il 10 aprile 2002. Da allora è stato individuato un altro candidato, ma sono necessarie ulteriori prove prima che l’esistenza delle stelle di quark possa essere confermata positivamente con un basso margine di errore.
Stelle con più di 1.35 masse solari, ma meno di 3 o giù di lì (meno del limite di Tolman-Oppenheimer-Volkoff), alla fine collassano catastroficamente in una stella di neutroni, un oggetto compatto delle dimensioni di una piccola città. Un singolo cucchiaino di materia di stelle di neutroni pesa un miliardo di tonnellate (oltre 1.1 miliardi di tonnellate). La gravità è così forte che le “montagne” più alte su una stella di neutroni sono alte solo pochi mm. La stella di quark è un oggetto teorizzato ancora più compatto di una stella di neutroni. In una stella di neutroni, è la pressione di degenerazione tra i neutroni che impedisce al corpo di collassare in un buco nero – in una stella di quark, è la pressione tra i quark.
In una stella di neutroni, tutti gli elettroni si fondono con i protoni per creare nient’altro che neutroni. Una stella di neutroni può essere vista come un singolo atomo gigantesco, un nucleo composto esclusivamente da neutroni circondato da un sottile guscio di elettroni. In una stella di quark, i quark costituenti dei neutroni vengono lanciati e ricombinati, trasformandosi dai familiari quark up e quark down, che costituiscono tutte le particelle sulla Terra, ai quark strani più massicci, che conosciamo solo da quark ad alta energia esperimenti con acceleratori di particelle. Una stella di quark può essere vista come un singolo adrone gigantesco (protone o neutrone), ma con molti quadrilioni di quark invece dei soliti tre.
Quando una stella di neutroni collassa in una stella di quark, si teorizza che causi un evento chiamato nova di quark. Il processo mediante il quale i quark vengono deconfinati dai neutroni rilascerebbe un’energia tremenda, anche più delle reazioni nucleari più energiche, producendo forse le esplosioni più impressionanti dal Big Bang. Può darsi che i misteriosi lampi di raggi gamma (GRB) siano in realtà quark novae.