En kvarkstjärna är ett extremt komprimerat, exotiskt objekt som teoretiserats bildas av cirka 1 % av alla neutronstjärnor, som i sin tur bildas på ett tillförlitligt sätt vid kollaps av stjärnor med 1.5 – 3.0 solmassor. Quarkstjärnor har inte slutgiltigt observerats, men två lovande kandidater registrerades av Chandra X-Ray Observatory den 10 april 2002. Ytterligare en kandidat har upptäckts sedan dess, men mer bevis behövs innan förekomsten av kvarkstjärnor kan bekräftas positivt. med låg felmarginal.
Stjärnor med över cirka 1.35 solmassor, men mindre än 3 eller så (mindre än Tolman-Oppenheimer-Volkoff-gränsen), kollapsar så småningom katastrofalt till en neutronstjärna, ett kompakt objekt lika stor som en liten stad. En enda tesked neutronstjärnmaterial väger en miljard ton (över 1.1 miljarder ton). Tyngdkraften är så stark att de högsta ”bergen” på en neutronstjärna bara är några få mm höga. Kvarkstjärnan är ett teoretiserat objekt som är ännu mer kompakt än en neutronstjärna. I en neutronstjärna är det degenerationstrycket mellan neutroner som hindrar kroppen från att kollapsa i ett svart hål – i en kvarkstjärna är det trycket mellan kvarkar.
I en neutronstjärna smälter alla elektroner samman med protoner för att skapa ingenting annat än neutroner. En neutronstjärna kan ses en enda gigantisk atom, en kärna som enbart består av neutroner omgiven av ett tunt elektronskal. I en kvarkstjärna kastas de ingående kvarkarna av neutroner runt och rekombinerar, från de välbekanta kvarkarna uppåt och nedåt, som utgör alla partiklar på jorden, till de mer massiva konstiga kvarkarna, som vi bara känner från högenergi. experiment med partikelaccelerator. En kvarkstjärna kan ses som en enda gigantisk hadron (proton eller neutron), men med många kvadriljoner kvarkar snarare än bara de typiska tre.
När en neutronstjärna kollapsar till en kvarkstjärna, är det teori att den orsakar en händelse som kallas en kvarknova. Processen genom vilken kvarkar avgränsas från neutroner skulle frigöra enorm energi, till och med mer än de mest energiska kärnreaktionerna, vilket möjligen producerar de mest imponerande explosionerna sedan Big Bang. Det kan vara så att de mystiska gammastrålningsskurarna (GRB) faktiskt är kvarknovaer.