本论文从天体物理学角度研究了奇异夸克物质。奇异夸克物质是由解禁的上、下和奇异三味轻夸克组成的;在宇宙它中可能有三种存在形式:一种是存在于脉冲星类致密天体内部,另一种是早期宇宙QCD相变所残留下来的夸克团块,还有一种是存在于宇宙线中。本文主要关注前两者。天体环境所涉及到的往往是高密低温的夸克物质(宇宙早期QCD相变过程除外),而重离子碰撞实验中可能产生的是高温低密的夸克-胶子等离子体。对于宇宙中可能存在的奇异夸克物质的研究,有助于人们完善对于QCD相图中低温高密度区域的理解,进而帮助人们认识低能标下强相互作用的非微扰性质。　　 有观测表明脉冲星类致密天体可能是夸克星,即全部由夸克物质所组成。由于人们对于低能标下强相互作用的性质认识不足,所以还无法准确给出夸克星的物态方程。在本论文中,我结合对于冷夸克物质可能状态的假设,对于夸克星内部的夸克物质的物态,提出了两个唯象的模型,即多方模型和Lennard-Jones模型。夸克星的多方模型借鉴普通星(包括主序星和白矮星)的多方模型,为夸克星建立了一个可以通过观测检验的理论框架。由于夸克物质中夸克之间的禁闭效应,夸克星的表面密度是不为零的,并且夸克星内部和外部的真空能也可能不一样,这是夸克星的多方模型和普通星的多方模型的主要区别。多方形式的状态方程可能比传统的夸克星模型(例如MIT口袋模型)下的状态方程更硬,所以在多方模型下夸克星可具有更大的极限质量(大于2M⊙)。并且,固态夸克星在吸积或自转减慢的过程中会积累足够大的应力能,进而导致星震。即使星体的切向压强比径向压强仅仅大出10-6倍,在星震过程中释放的引力能也可能会高达1047 erg,可以解释观测到的软伽玛射线重复爆中释放的能量。在Lennard-Jones模型中,考虑到在处于致密星实际密度之下的冷夸克物质中,夸克之间的强作用可能会导致夸克形成夸克集团,并且夸克集团可能会形成固态的晶格结构,所以我类比于惰性气体分子之间的作用势,用Lennard-Jones势来描述夸克集团之间的相互作用。在这个模型下,我得到的状态方程也比传统的夸克星模型下的状态方程更硬,因而也可以有更大的极限质量,计算表明这时夸克星的最大质量也可以超过2M⊙。也就是说,本论文所提出的夸克星的两个唯象模型,一方面能够为夸克星的存在提供支持,另一方面能够为理解强相互作用提供途径。　　 除了脉冲星,宇宙中另一种可能存在的夸克物质就是早期宇宙QCD相变中残留下来的奇异夸克团块.虽然这些夸克团块的形成和演化依赖于人们现在认识还不完善的高温的夸克-胶子等离子体和冷夸克物质的物态,但是它们还是可以作为暗物质的候选者。我重新研究了这个问题,并且找到了这种奇异夸克团块的一种可能的天体物理后果,即它们会影响原初晕中黑洞的形成。在原初晕中,夸克团块和气体分子之间频繁的碰撞使夸克团块受到有效的粘滞力,在粘滞力作用下夸克团块的角动量减小,进而逐渐落入晕的中心,并且气体会被加热。计算表明,如果每个夸克团块的重子数小于1035,它们可能在第一代恒星形成之前就在晕的中心聚集,然后通过相互并合形成一个黑洞。如果周围夸克团块足够多,或者气体的质量足够大,这个黑洞的质量可能很快达到约103M⊙。通过这种方式形成的黑洞可能是高红移处的超大质量黑洞的种子。因此,如果宇宙中的暗物质是由奇异夸克团块组成的,则为在标准的结构形成图像下难以解释的高红移(z～6)处超大质量黑洞(M～109M⊙)的形成提供可能的机制。这是将天文学观测与基本强相互作用联系起来的又一种有效途径。