致密星由致密核物质构成,其内部存在由中子、质子到奇异性物质（比如,超子物质或奇异夸克物质）的各种可能性,由于高密低温的环境核物质还可能出现超导、超流等性质。关于致密星内部物质成分和物态至今仍是探索中的天体物理问题。致密星表面高能辐射为我们认识致密星相关物理性质和演化提供了有价值的信息。借助Chandra和XMM-Newton探测器的观测数据,我们能更有效地限制和检验物理理论对致密星内部的窥视和预测,从而深刻地理解致密星结构和演化。致密物质状态方程和致密星结构是研究其热辐射演化过程的基础,我们首先介绍了几种致密物质的状态方程并且构建了不同的致密星模型。在此基础上,我们采用旋转微扰理论在较宽的致密物质状态方程参数范围内,研究了致密星的旋转演化行为。研究显示,随着星体的旋转减慢,致密星内部有可能出现奇异夸克物质,其存在形式可能是混合相或纯夸克核。随着星体的压缩,除致密星结构发生改变外,还可能发生各种相变过程。相变性质反过来又会影响致密星的结构与演化。我们介绍了一级相变的相关理论,以强子-夸克退禁闭相变为例,讨论了Maxwell构造和Gibbs构造方法对致密物质热力学性质和致密星结构可能产生的影响。致密星热辐射演化是能量损失和加热行为相互竞争的结果。我们在这里介绍几种典型的加热机制:由旋转减慢引发弱作用反应偏离平衡的化学加热、相变过程中的能量释放和磁场耗散。我们着重研究了基于Gibbs构造的一级相变过程的能量释放,在如此相变期间不仅有潜热释放,而且混合相的非线性性质会导致相变过程中一部分化学结合能的释放。我们分析这是因为非等压相变的非线性性质导致相变过程中出现耗散行为,相变期间系统偏离化学平衡,从而使得结合能释放出来。在此基础上我们重点讨论了致密星内部强子-夸克退禁闭相变过程,估计了其结合能释放的大小。结果显示,非平衡耗散过程的结合能释放比潜热要大得多,混合星转动减慢过程中,退禁闭耗散将是最重要的加热机制。在介绍和分析了几种加热机制的基础上,我们给出了不同致密星模型下的热辐射光度的演化曲线,比较了几种典型的加热机制在致密星不同演化阶段的作用。结果显示,退禁闭加热机制可以延缓带壳奇异星的热辐射过程,并且使得其演化曲线与现有的中等年龄星体的观测数据相符;CFL相奇异星的PBF过程主要影响星体早期的热演化过程,并且结合亮度限制和热辐射演化过程,我们可以限制CFL相的能隙大小;磁场演化的效果,修正了带壳奇异星的晚期热演化行为,使其更加符合现有的中等年龄脉冲星热辐射的观测数据;对于老年高热辐射脉冲星来说,在混合星模型下退禁闭加热机制比化学加热更加有效。