Ένα αστέρι κουάρκ είναι ένα εξαιρετικά συμπιεσμένο, εξωτικό αντικείμενο που θεωρείται ότι σχηματίζεται από περίπου το 1% όλων των άστρων νετρονίων, τα οποία με τη σειρά τους σχηματίζονται αξιόπιστα κατά την κατάρρευση αστέρων με 1.5 – 3.0 ηλιακές μάζες. Τα αστέρια κουάρκ δεν έχουν παρατηρηθεί οριστικά, αλλά δύο πολλά υποσχόμενοι υποψήφιοι καταγράφηκαν από το Παρατηρητήριο Ακτίνων Χ Chandra στις 10 Απριλίου 2002. Ένας επιπλέον υποψήφιος έχει εντοπιστεί από τότε, αλλά χρειάζονται περισσότερα στοιχεία για να επιβεβαιωθεί θετικά η ύπαρξη άστρων κουάρκ με χαμηλό περιθώριο σφάλματος.
Αστέρια με πάνω από περίπου 1.35 ηλιακές μάζες, αλλά λιγότερο από 3 περίπου (λιγότερο από το όριο Tolman-Oppenheimer-Volkoff), τελικά καταρρέουν καταστροφικά σε ένα αστέρι νετρονίων, ένα συμπαγές αντικείμενο στο μέγεθος μιας μικρής πόλης. Ένα μόνο κουταλάκι του γλυκού ύλη άστρων νετρονίων ζυγίζει ένα δισεκατομμύριο τόνους (πάνω από 1.1 δισεκατομμύριο τόνους). Η βαρύτητα είναι τόσο ισχυρή που τα ψηλότερα «βουνά» σε ένα αστέρι νετρονίων έχουν ύψος μόνο μερικά χιλιοστά. Το αστέρι κουάρκ είναι ένα θεωρητικό αντικείμενο ακόμη πιο συμπαγές από ένα αστέρι νετρονίων. Σε ένα αστέρι νετρονίων, είναι η πίεση εκφυλισμού μεταξύ των νετρονίων που εμποδίζει το σώμα να καταρρεύσει σε μια μαύρη τρύπα – σε ένα αστέρι κουάρκ, είναι η πίεση μεταξύ των κουάρκ.
Σε ένα αστέρι νετρονίων, όλα τα ηλεκτρόνια συγχωνεύονται με πρωτόνια για να δημιουργήσουν τίποτα άλλο εκτός από νετρόνια. Ένα αστέρι νετρονίων μπορεί να φανεί ένα μόνο γιγαντιαίο άτομο, ένας πυρήνας που αποτελείται αποκλειστικά από νετρόνια που περιβάλλεται από ένα λεπτό κέλυφος ηλεκτρονίων. Σε ένα αστέρι κουάρκ, τα συστατικά κουάρκ των νετρονίων ρίχνονται και ανασυνδυάζονται, μεταμορφώνοντας από τα γνωστά κουάρκ επάνω και κάτω κουάρκ, που αποτελούν όλα τα σωματίδια στη Γη, στα πιο ογκώδη παράξενα κουάρκ, τα οποία γνωρίζουμε μόνο από υψηλής ενέργειας πειράματα επιταχυντή σωματιδίων. Ένα αστέρι κουάρκ μπορεί να θεωρηθεί ως ένα μοναδικό γιγάντιο αδρόνιο (πρωτόνιο ή νετρόνιο), αλλά με πολλά τετράδισεκατομμύρια κουάρκ και όχι μόνο τα τυπικά τρία.
Όταν ένα αστέρι νετρονίων καταρρέει σε ένα αστέρι κουάρκ, θεωρείται ότι προκαλεί ένα γεγονός που ονομάζεται κουάρκ nova. Η διαδικασία με την οποία τα κουάρκ αποκλείονται από τα νετρόνια θα απελευθέρωνε τεράστια ενέργεια, ακόμη μεγαλύτερη από τις πιο ενεργητικές πυρηνικές αντιδράσεις, προκαλώντας πιθανώς τις πιο εντυπωσιακές εκρήξεις από τη Μεγάλη Έκρηξη. Μπορεί οι μυστηριώδεις εκρήξεις ακτίνων γάμμα (GRBs) να είναι στην πραγματικότητα νέοι κουάρκ.