中子星内部致密物质的高度不确定性对探究它的性质造成了巨大的困难,不同的致密物质组成构成了不同的星体类型,例如超子星,夸克星,核子星以及混杂星等。微观物理的不确定性增加了中子星研究的自由度,揭示中子星内部有哪些物质组分并处于何种物质状态一直是中子星研究中的核心问题。中子星的研究离不开核物理理论与天文观测的共同推进,近年来,随着天文观测技术的提高和观测手段的增加,星体样本愈加丰富,依据观测所得数据也更加精确,中子星的天文观测成为人们探索微观物理的新途径。其中,通过观测确定中子星的质量上限及其质量半径关系是甄别中子星内部不同物质成分和物态方程的最有力的依据,而中子星的热辐射性质也与其内部的物质组分有着紧密的联系。此外,多信使天文学的出现让我们对星体核层的物理学有了经验上的了解并对中子星的结构和物态提出了更多的限制条件。在本工作中,我们主要对基于3-窗口插值法中子星（或称混杂星）的结构以及热演化性质进行详细的探究,通过与观测数据的对比甄别致密物质状态方程并对物态方程的参数进行约束,进而探寻奇异物质存在的信号。对中子星的结构探究中,考虑到夸克物质的出现会软化状态方程导致所构建的星体最大质量变小,我们选取了相对论平均场近似模型NL3ωρ和多体变分法模型APR、Togashi的核物态方程（选取模型构建的中子星均满足目前观测对最大质量的约束）来描述强子物质,夸克物质以2+1 flavor Nambu-JonaLasinio（NJL）模型进行描述,通过3-窗口插值法构建具有强子-夸克混杂区域的中子星。这些中子星的状态方程必须符合物理条件（即热力学上的定义与因果律的要求）以及最新的天体观测约束（即观测对中子星最大质量的约束;引力波对星体质量半径关系以及潮汐形变参数的约束）,依据这些条件可以对插值参数进行约束,并对所构建的混杂星进行甄别和筛选。理论结果与观测数据对比分析发现基于相对论平均场近似模型的NL3ωρ状态方程（Eo S）所构建的纯中子星被排除,但是通过修正插值参数的包含夸克物质混杂星却能够满足观测约束。另外,相关结果显示引力波事件GW190814的次级恒星有可能是一个包含夸克物质的中子星,而基于多体变分法模型的APR Eo S、Togashi Eo S所构建的混杂星模型在物理条件与结构观测约束下,通过选定合适的插值参数不仅可以很好地满足结构的约束而且还可以解决作为纯中子星模型时出现的声速问题。此外,对比Gibbs方法与3-窗口插值法所构建中子星的结构性质差异,发现后者给出的物态方程更硬,而且中子星结构满足GW170814引力波观测中小半径的约束。除了依据结构约束对中子星物态方程进行筛选,另一个途径是通过将孤立中子星的热辐射数据与星体热演化曲线对比,以此获得关于中子星内部致密物质的信息,进一步探寻奇异物质存在的信号。第四章的主要工作是对基于低对称能模型Togashi Eo S插值法构建的中子星进行热演化性质的探究。基于Togashi Eo S的纯中子星由于核子直接Urca过程是禁止的,使得星体的冷却曲线高于大部分可观测星体的热辐射数据。而我们构建的混杂星模型中由于包含夸克物质直接Urca的快冷却过程,理论模型冷却曲线与大部分热辐射观测数据是可以自洽的,进一步与观测数据的对比发现,热辐射对插值方法和交叉区域参数的选择也施加更严格的约束。综上,通过与星体结构观测、热辐射数据以及最新的引力波探测结果对比发现,基于3-窗口插值法构建的中子星模型是不能被排除的,且结果显示引力波事件GW190814的次级恒星有可能是一个包含夸克物质的中子星。