微觀層次物質的性質與天體的行為聯繫密切，天文觀測可給物理研究提供新數據，中子星可為冷密核物質實驗室。超密物質亞原子結構及其方程，已成為高能核天體物理的研究前沿課題。
本研究方向開展的是核物理與緻密天體物理的交叉研究，一方面基於核物理實驗和理論，解釋並模擬高能天體物理現象；另一方面基於天文數據，研究核物理參數。
○ 中子星物質狀態方程及中子星結構性質研究
計算中子星環境下核物質狀態方程，探討低溫緻密環境中核物質相變、核超流、色超導物理。模擬包含超子物質（）、夸克物質（u，d，s）及玻色凝聚（核子超流超導，夸克物質色超導）中子星甚至純夸克物質星（奇異星）結構。利用觀測數據限制中子星內物質成分。
○ 中微子輻射與熱演化研究
中子星中中微子輻射理論和觀測數據研究，計算相關過程的中微子輻射率，探討中子星中微子輻射觀測，模擬中子星冷卻行為，分析X-射線觀測數據，探測中子星表面溫度。
○ 基於超核物質物理的高能天文現象研究
基於緻密物質動力學，模擬緻密星的演化和相關高能天體爆發過程。比較演化行為與觀測樣本，尋找奇特超密物質（如冷密夸克物質）信號和引力波信號。
○ 虛擬天文台及天文數據技術研製
天文數據的信息化研究，探索天文海量數據的共享、傳輸和挖掘。套用天文數據特別是緻密X-射線源觀測，開發諸如空間通信、飛行器導航等天文數據技術。
