Una estrella de quark es un objeto exótico extremadamente comprimido que se teoriza para formarse a partir de aproximadamente el 1% de todas las estrellas de neutrones, que a su vez se forman de manera confiable tras el colapso de estrellas con 1.5 – 3.0 masas solares. Las estrellas de quarks no se han observado de manera concluyente, pero el Observatorio de Rayos X Chandra registró dos candidatos prometedores el 10 de abril de 2002. Desde entonces se ha detectado un candidato adicional, pero se necesitan más pruebas antes de que se pueda confirmar positivamente la existencia de estrellas de quarks. con un bajo margen de error.
Las estrellas con más de 1.35 masas solares, pero menos de 3 o más (menos que el límite de Tolman-Oppenheimer-Volkoff), finalmente colapsan catastróficamente en una estrella de neutrones, un objeto compacto del tamaño de una ciudad pequeña. Una sola cucharadita de materia de estrella de neutrones pesa mil millones de toneladas (más de 1.1 mil millones de toneladas). La gravedad es tan fuerte que las «montañas» más altas de una estrella de neutrones tienen sólo unos pocos mm de altura. La estrella de quarks es un objeto teorizado incluso más compacto que una estrella de neutrones. En una estrella de neutrones, es la presión de degeneración entre neutrones lo que evita que el cuerpo colapse en un agujero negro; en una estrella de quarks, es la presión entre quarks.
En una estrella de neutrones, todos los electrones se fusionan con los protones para crear nada más que neutrones. En una estrella de neutrones se puede ver un solo átomo gigantesco, un núcleo compuesto únicamente por neutrones rodeado por una delgada capa de electrones. En una estrella de quarks, los quarks constituyentes de los neutrones se lanzan y se recombinan, transformándose de los familiares quarks up y down quarks, que componen todas las partículas de la Tierra, a los quarks extraños más masivos, que solo conocemos de alta energía. experimentos con aceleradores de partículas. Una estrella de quarks puede verse como un único hadrón gigantesco (protón o neutrón), pero con muchos billones de quarks en lugar de los tres típicos.
Cuando una estrella de neutrones colapsa en una estrella de quark, se teoriza que causa un evento llamado nova de quark. El proceso por el cual los quarks se desconfinan de los neutrones liberaría una energía tremenda, incluso más que las reacciones nucleares más enérgicas, produciendo posiblemente las explosiones más impresionantes desde el Big Bang. Puede ser que los misteriosos estallidos de rayos gamma (GRB) sean en realidad novas de quarks.