Der zentrale Starball beinhaltet 32 Sternfeldprojektoren (jeweils 16 für Nord- bzw. Südhimmel), die den Sternenhimmel für jeden beliebigen Standort auf der Erde - vom Nordpol zum Südpol - naturgetreu an die Sternenkuppel abbilden. Je eine 400 Watt-Lampe erzeugt das Licht für die jeweilige Halbkugel. Jeder Stern hängt dabei gleichsam an einem gläsernen Faden, denn das Licht der 400-Watt-Lampe (jeweils eine pro Halbkugel) wird nahezu verlustfrei über jeweils ein Bündel von Glasfasern den einzelnen Sternöffnungen auf dem etwa zehn Zentimeter durchmessenden Sternfelddia zugeführt. Die vorgelagerte Spezialoptik, die exakt für die Projektionsdistanz berechnet wurde, bildet das Sternfeld auf die Kuppel ab.

Die Lichtfaseroptik, bei der jeder Stern sein Licht jeweils über eine Glasfaser zugeführt bekommt, ermöglicht eine Vergrößerung der Sternhelligkeit bis um das Hundertfache bei gleichzeitiger Verringerung der Sternscheibchendurchmesser. Erstmals werden die Sterne wirklich sternförmig abgebildet, d.h. unter der Auflösungsgrenze des menschlichen Auges, so dass die Beugungserscheinungen im Auge die typische "Sternform" suggerieren können. Mit diesem patentierten System lassen sich sogar mittels speziell eingefärbter Faseroptik und durch einen Szintillationsmechanismus die funkelnde Sterne in bisher nie gesehener Brillanz und Naturtreue simulieren.

Der kompakte, nur etwa einen Meter durchmessende "Sternenball" ist ein Meisterwerk der Ingenieurskunst, denn er beinhaltet neben der Sternprojektion auch Dutzende weitere Spezialprojektoren zur realistischen Darstellung von:

• Milchstraße (in bisher unerreichter fotografischer Detailgenauigkeit)
• Dutzenden Sternhaufen, Gasnebeln und Galaxien
• Veränderlichen Sternen (Algol, Delta Cephei, Mira und Supernova 1987A)
• Gradnetzen und Skalen für horizontale, äquatoriale, ekliptikale und galaktische Koordinaten
• Windrose und zur variablen Anzeige von Datum, Ort oder Zeit
• Sternbildfiguren des Tierkreises
• Sternbildfiguren des nördlichen und südlichen Sternhimmels
• Dämmerung und Himmelsaufhellung
• Kometen und Sternschnuppen

Chefingenieur Hagen Hinsching und sein Team bei Carl Zeiss Jena entwickelte für den Starball des Universarium 9 sogar einen neuen, ebenfalls patentierten Mechanismus, der es endlich auch gestattet die Taumelbewegung unserer Erde - die so genannte "Präzessionsbewegung"  mittels Starball und einem zweiten Koordinatensystem der Ekliptik in seinen Auswirkungen auf die Sternkoordinaten zu demonstrieren.

Der Starball ist drehbar gelagert, wodurch die scheinbare Himmelsdrehung (Erddrehung), der Himmelsanblick in verschiedenen geographischen Breiten und die Veränderung der Blickrichtung (Azimuthdrehung)  stufenlos darstellbar sind. Das System dieser drei Achsen ermöglicht neben dem geozentrischen Modus auch andere Beobachterstandorte im Sonnensystem einschließlich der Raumflugperspektiven zu simulieren - im Zusammenspiel mit den separat aufgestellten Projektoren für Sonne, Mond und Planeten, den "Wandelsternprojektoren".