1.Firebug и CromeDevTools - смотрим расход ресурсов.
2. без кода ничего точно сказать не возможно.
3."как оптимизируют графику в 3d приложениях" - по разному. можно и на WebGL чистом написать)
4."поэтому сфера, конечно думаю слишком избыточны" - перепишите посмотрите в профайлере.
5. "Но не вижу эффективного способа и удобного способа для того, чтобы менять параметры только тех звезд, которые в поле зрения" - камера же куда то смотрит. нужно просто определить то что в камеру попадает, а что нет.
