Kvarkova zvijezda je izuzetno komprimiran, egzotičan objekt za koji se teoretizira da nastaje od oko 1% svih neutronskih zvijezda, koje se zauzvrat pouzdano formiraju pri kolapsu zvijezda s 1.5 – 3.0 sunčevih masa. Zvijezde kvarka nisu u potpunosti opažene, ali je Chandra X-Ray Observatory 10. travnja 2002. zabilježila dva obećavajuća kandidata. Od tada je uočen još jedan kandidat, ali potrebno je više dokaza prije nego što se postojanje kvarkovih zvijezda može pozitivno potvrditi s niskom marginom pogreške.
Zvijezde s iznad oko 1.35 solarne mase, ali manje od 3 ili tako nešto (manje od Tolman-Oppenheimer-Volkoffove granice), na kraju se katastrofalno kolabiraju u neutronsku zvijezdu, kompaktni objekt veličine malog grada. Jedna čajna žličica tvari neutronske zvijezde teška je milijardu tona (preko 1.1 milijardu tona). Gravitacija je toliko jaka da su najviše “planine” na neutronskoj zvijezdi visoke samo nekoliko mm. Kvarkova zvijezda je teoretizirani objekt čak i kompaktniji od neutronske zvijezde. U neutronskoj zvijezdi, tlak degeneracije između neutrona sprječava tijelo od kolapsa u crnu rupu – u kvarkovoj zvijezdi, to je tlak između kvarkova.
U neutronskoj zvijezdi svi se elektroni spajaju s protonima i stvaraju ništa osim neutrona. Neutronska zvijezda može se vidjeti kao jedan divovski atom, jezgra sastavljena isključivo od neutrona okružena tankom elektronskom ljuskom. U kvarkovskoj zvijezdi, sastavni kvarkovi neutrona se bacaju okolo i rekombiniraju, pretvarajući se od poznatih kvarkova naviše i donjih kvarkova, koji čine sve čestice na Zemlji, u masivnije čudne kvarkove, koje poznajemo samo iz visokoenergetskih eksperimenti s akceleratorima čestica. Kvark zvijezda se može vidjeti kao jedan divovski hadron (proton ili neutron), ali s mnogo kvadriliona kvarkova, a ne samo tri tipična.
Kada se neutronska zvijezda sruši u kvark zvijezdu, teoretizira se da uzrokuje događaj koji se naziva kvark nova. Proces kojim se kvarkovi odvajaju od neutrona oslobodio bi ogromnu energiju, čak i više od najenergetnijih nuklearnih reakcija, stvarajući možda najimpresivnije eksplozije od Velikog praska. Može se dogoditi da su tajanstveni prasak gama zraka (GRB) zapravo kvark nove.