Ένας καφέ νάνος είναι ένα σώμα στην άκρη του να είναι ένας πολύ μεγάλος πλανήτης ή ένα πολύ μικρό αστέρι. Οι καφέ νάνοι κυμαίνονται από 13 έως περίπου 90 μάζες του Δία. Η Διεθνής Αστρονομική Ένωση βάζει τη γραμμή μεταξύ μεγάλων πλανητών και μικρών καφέ νάνων στις 13 μάζες του Δία, επειδή αυτό είναι το όριο μάζας που είναι απαραίτητο για τη σύντηξη του δευρίου.
Το δεύτριο είναι ένα ισότοπο υδρογόνου που περιλαμβάνει ένα νετρόνιο στον πυρήνα, και όχι μόνο ένα πρωτόνιο όπως στο κοινό υδρογόνο, και είναι ο πιο εύκολος τύπος ατόμου για σύντηξη. Καθώς το δεύτριο είναι αρκετά σπάνιο σε σύγκριση με το κοινό υδρογόνο – 6 άτομα στα 10,000 για τον Δία, για παράδειγμα – δεν υπάρχει αρκετό για το σχηματισμό ενός αληθινού άστρου, και έτσι οι καφέ νάνοι ονομάζονται συχνά «αποτυχημένα αστέρια».
Με περίπου 0.075 ηλιακές μάζες, ή 90 μάζες του Δία, οι καφέ νάνοι γίνονται ικανοί να συντήκουν κανονικό υδρογόνο -αν και με πολύ πιο αργό ρυθμό από αστέρια κύριας ακολουθίας όπως ο Ήλιος μας- καθιστώντας τους κόκκινους νάνους, αστέρια με περίπου 1/10,000 ηλιακή φωτεινότητα. Οι καφέ νάνοι γενικά εμφανίζουν πολύ μικρή ή καθόλου φωτεινότητα, δημιουργώντας θερμότητα κυρίως μέσω ραδιενεργών στοιχείων που περιέχονται μέσα τους, καθώς και θερμοκρασία λόγω συμπίεσης. Καθώς οι καφέ νάνοι είναι πολύ αμυδρά, είναι δύσκολο να τους παρατηρήσουμε από απόσταση, και μόνο μερικές εκατοντάδες είναι γνωστές. Ο πρώτος καφέ νάνος επιβεβαιώθηκε το 1995. Μια εναλλακτική ονομασία που προτάθηκε για τους καφέ νάνους ήταν “υποσταρ”.
Μια ενδιαφέρουσα ιδιότητα των καφέ νάνων είναι ότι όλοι έχουν σχεδόν την ίδια ακτίνα –περίπου με αυτή του Δία– με μόνο 10% έως 15% διακύμανση μεταξύ τους, ακόμα κι αν η μάζα τους κυμαίνεται έως και 90 φορές εκείνη του Δία. Στο χαμηλό εύρος της κλίμακας μάζας, ο όγκος του καφέ νάνου καθορίζεται από την πίεση Columb, η οποία καθορίζει επίσης τον όγκο των πλανητών και άλλων αντικειμένων χαμηλής μάζας. Στο υψηλότερο εύρος της κλίμακας μάζας, ο όγκος καθορίζεται από την πίεση εκφυλισμού ηλεκτρονίων – δηλαδή, τα άτομα πιέζονται όσο το δυνατόν πιο στενά μεταξύ τους χωρίς να καταρρέουν τα κελύφη των ηλεκτρονίων.
Η φυσική αυτών των δύο διατάξεων είναι τέτοια που, καθώς αυξάνεται η πυκνότητα, η ακτίνα διατηρείται κατά προσέγγιση. Όταν προστίθεται επιπλέον μάζα πέρα από τα ανώτερα όρια των μαζών καφέ νάνων, ο όγκος αρχίζει να αυξάνεται ξανά, παράγοντας μεγάλα ουράνια σώματα με ακτίνες πιο κοντά σε αυτήν του Ήλιου μας.