随着对深层次物质结构的探索，人们于20世纪60年代开始认识到：包括中子、质子在内的强子是由更基本的粒子——夸克所构成。在高密度的情况下，束缚于强子内的夸克或可分离开来，这一过程被称为“解禁”。鉴于此，一些学者开始讨论大质量中子星核心处夸克解禁的可能性。不过因实验上未发现自由夸克，人们当时误认为夸克质量远大于质子质量，夸克因而通过深势阱相互束缚结合成强子。在这种错误的观念引导下，D.D.伊万年科（ Dmitri Dmitrievich Ivanenko 1904-7-29～1994-12-30）和D.F.库尔德兰兹（D.F. Kurdgelaidze）（1969）计算得到了过高的夸克解禁密度，而伊萄（1970）给出了过低的夸克星质量。1973年，D.J.格罗斯（David Jonathan Gross 1941-2-19～ ）、H.D.波利策（Hugh David Politzer 1949-08-31～ ）和F.威尔切克（Frank Wilczek 1951-05-15～ ）（三位分享2004年度诺贝尔物理学奖）从理论上证明了强作用渐近自由，这标志着描述强作用的基本理论——量子色动力学（QCD）的建立。因此，夸克星也可以看作高密度下渐近自由属性的一种理论预言。

在高能标下，因渐近自由行为，QCD可采用微扰论处理。然而，夸克解禁密度以及夸克物质的性质等却与QCD的非微扰特征密不可分。如何正确考虑这一非微扰效应仍是粒子物理领域的重大挑战之一，跟世纪奖金问题“杨-米尔斯存在性和质量间隙”（Yang-Mills Existence and Mass Gap）紧密相关。1984年，美国科学家E.威滕（ Edward Witten 1951～）推测大块的奇异夸克物质（以几乎等数量的上、下和奇异夸克为组成单元）是强作用物质的基态并讨论其存在的可能性（夸克星、宇宙线和暗物质）。这一论断后来被称为“威滕猜想”。由奇异夸克物质构成的致密星被称为奇异夸克星，简称为夸克星或奇异星。E.法赫和R.L.贾菲于1984年利用MIT口袋模型计算发现：威滕猜想在很大的参数空间内是合理的。

若威滕猜想成立，夸克星要比中子星更稳定，因而观测上发现的脉冲星很可能是夸克星。海赛小组和阿考克小组于1986年分别独立计算了夸克星的结构，发现夸克星确实可以具有跟中子星相近的极限质量。至此，相对于流行的中子星而言，夸克星作为另一类模型而存在。考虑到脉冲星类致密天体观测现象的丰富性和复杂性，如何从观测上鉴别中子星或夸克星依然是天体物理的研究热点之一。

相对于威滕猜想而言，另一种可能性是：大块的、成团的（即夸克并非处于游离态，而是如原子核内夸克束缚于核子内那样）、以几乎等量轻味夸克（包括上、下和奇异夸克）构成的致密物质才是强作用物质的基态。由于在数倍核物质密度情况下，夸克之间的耦合依然很强，因此尚不能排除这一可能。研究表明，相比中子星而言，这种情形下形成的致密星在表面和整体结构上都有鲜明的特点（如整体呈固相）。如何通过天文观测确定这类天体是否存在，也将是有趣的天体物理话题。