Ein Quarkstern (auch englisch strange star ‚seltsamer Stern‘) ist ein hypothetisches kompaktes Objekt, das als Produkt einer Supernova (Quark-Nova) entstehen könnte. Im Quarkstern wäre die Materie so dicht gepackt, dass Neutronen ihre Identität verlieren und quasi-freie Quarks vorliegen würden (Quark-Gluon-Plasma). Die englische Bezeichnung rührt daher, dass diese Materie auch Strange-Quarks enthalten würde und damit der seltsamen Materie zuzuordnen wäre.

Die Kernfusion in einem Stern erzeugt Wärme und Druck, der mit der Gravitation im Gleichgewicht steht. Ist das nukleare Brennmaterial aufgebraucht, wird die Materie durch die verbleibende Gravitation sehr stark zusammengepresst. Je nach Masse des Sterns entsteht dabei ein Weißer Zwerg, ein Neutronenstern, ein (hypothetischer) Quarkstern, ein (ebenfalls hypothetischer) Gravastern oder ein (ebenfalls theoretisches)^[1] Schwarzes Loch, teilweise begleitet von einer Supernova oder Hypernova.

Für Neutronensterne gibt es eine Massen-Obergrenze, die Tolman-Oppenheimer-Volkoff-Grenze, deren Wert nach gegenwärtigen Abschätzungen zwischen 1,5 und 3 Sonnenmassen liegt;^[2] überschreitet ein Neutronenstern diese Grenze, so kollabiert er, und ein Schwarzes Loch entsteht. Je weiter sich ein Neutronenstern dieser Grenze jedoch nur nähert, desto größer wäre die vermutete Quark-Gluon-Plasma-Kugel in seinem Inneren.

Nach theoretischen Modellen könnten sich Quarksterne in Röntgendoppelsternen geringer Masse bilden. In diesen wird von einem Begleiter Materie auf einen Neutronenstern transferiert. Demnach müsste ein Neutronenstern mit einer Masse von 1,4 Sonnenmassen noch 0,5 Sonnenmassen akkretieren, um sich in einen Quarkstern umzuwandeln. Als Kandidat dafür gilt V395 Carinae (2S 0921-63). Allerdings sind die Massenbestimmungen in Röntgendoppelsternen immer mit großen Unsicherheiten behaftet, und eine Masse von 1,44 Sonnenmassen, die typisch für einen Neutronenstern ist, kann nicht ausgeschlossen werden.^[3]

Bislang gibt es keine Beobachtungen, die belegen, dass im Universum die theoretisch mögliche Verdichtung der Neutronenmaterie eines bestehenden Neutronensterns zum Quark-Gluon-Plasma eines Quarksterns stattfindet. Möglicherweise haben aber viele Neutronensterne ein solches Plasma zumindest in ihrem Inneren.

Der Nachweis eines Quarksterns gilt als schwierig, da seine von Ferne beobachtbaren Eigenschaften denen eines Neutronensterns ähneln. Bis jetzt wurde ein Pulsar als Kandidat für einen möglichen Quark-Stern entdeckt:

• PSR J0205+6449 im Supernovaüberrest 3C58 wird einer Supernova zugeordnet, die 1181 von japanischen und chinesischen Astronomen beobachtet wurde. Wegen seiner großen Distanz von etwa 10.000 Lichtjahren zur Erde konnte man seinen Durchmesser noch nicht berechnen, seine Leuchtkraft ist aber 16-fach geringer als die vergleichbar junger Pulsare. Dies könnte ein Indiz dafür sein, dass es sich um einen Quark-Stern handelt.^[4]

1. ↑ Matt Visser, David L Wiltshire: Stable gravastars—an alternative to black holes? In: Classical and Quantum Gravity. Band 21, Nr. 4, 22. Januar 2004, ISSN 0264-9381, S. 1135–1151, doi:10.1088/0264-9381/21/4/027 (doi.org [abgerufen am 15. August 2019]). Fehler in Vorlage:Literatur – *** Parameterkonflikt: Statt URL sollte etwas wie 'DOI=' angegeben werden
2. ↑ I. Bombaci: The maximum mass of a neutron star. In: Astronomy and Astrophysics. 305. Jahrgang, 1996, S. 871–877, bibcode:1996A&A...305..871B. 
3. ↑ Chunhua Zhu, Guoliang Lv, Zhaojun Wang, Jinzhong Liu: Low-mass X-ray Binaries with Strange Quark Stars. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2013, arxiv:1303.2458v1. 
4. ↑ Slane, P. O. et al.: New Constraints on Neutron Star Cooling from Chandra Observations of 3C 58. The Astrophysical Journal, Volume 571, Ausgabe 1, L45–L49, 2002 (preprint)

• Was sind Quarksterne? aus der Fernseh-Sendereihe alpha-Centauri (ca. 15 Minuten). Erstmals ausgestrahlt am 22. Dez. 2002.
• Quarkstern im Wissensportal für Astrophysik auf www.wissenschaft-online.de