近日，山东大学空间科学与物理学院空间科学攀登团队太阳爆发与射电技术课题组在太阳黑子衰退研究方面取得新进展，成果以“Transport of the magnetic flux away from a decaying sunspot via convective motions”为题已被国际期刊Astronomy & Astrophysics（JCR分区1区，IF:6.5）接收，将于近期发表。硕士研究生郑晨曦为第一作者，阮桂平副教授为唯一通讯作者。

黑子是光球层中温度低、辐射弱、气压低的区域，也是强磁场聚集的区域，太阳黑子的形成与衰变是太阳黑子物理研究中的一个重要课题。本文的目的是通过家族米粒组织研究太阳黑子衰退与对流之间的关系，同时探讨磁场的扩散机制如何在太阳黑子衰退中发挥作用。基于大熊湖天文台(BBSO)的Goode太阳望远镜的宽带成像仪(BFI)TiO成像数据、以及近红外光谱偏振仪(NIRIS)的磁场数据，我们研究了黑子衰退事件。此外，我们还结合到了太阳动力学天文台(SDO)上日震学与磁场成像仪(HMI)的磁场数据。这些观测仪器可以让我们更好地分析太阳黑子的衰退特征。

我们利用HMI对太阳黑子进行了时长三天半的观测，得到了黑子的面积和磁通量随时间的变化趋势（见图1），发现磁通量从2.13 × 10²¹ Mx下降到4.58 × 10²⁰ Mx，黑子面积从99.256 MSH降低到2.597 MSH，说明太阳黑子正处于衰退阶段。通过更高时空分辨率的GST观测可以更好地分析太阳黑子衰退的原因，我们在黑子的护城河区域中选择了22个运动磁结构(MMFs)，发现其水平速度在0.27 km s⁻¹和1.49 km s⁻¹之间，图2展示了其中3个运动磁结构，可以看出运动磁结构沿径向远离黑子。为了了解太阳黑子周围径向运动的情况，我们使用LCT来确定黑子周围的水平速度（见图3b），红圈框出的是超米粒组织，蓝圈内为远离黑子的径向流。要了解家族米粒组织（TFGs）在磁场扩散中的作用，我们计算了软木塞（cork）的水平速度，图3c、3d显示了软木塞的运动以及最终位置，发现软木塞是沿家族米粒组织的边缘运动，并且最终也分布在家族米粒组织的边缘，说明长寿命的家族米粒组织往往控制软木塞分布的长期演变。软木塞可以看作是磁元的代表，为了进一步探讨家族米粒组织与磁场的关系，我们将磁场叠加到家族米粒组织上（见图4），可以看出磁场位于家族米粒组织的边缘。图5蓝框中的运动磁结构（黄色）与图2红框中的运动磁结构（白色）一致，可以看出运动磁结构也是沿着家族米粒组织的边缘远离太阳黑子。研究结果表明在太阳黑子衰退过程中家族米粒组织有助于磁场的耗散。

文章链接：https://arxiv.org/abs/2404.00889。本研究获得了国家自然科学基金委的资助。主要的合作者来自山东大学，鲁汶大学，图卢兹大学和巴黎天文台。

图1：左图为蓝色区域磁场的磁通量随时间的变化，右图为绿色区域面积随时间的变化。

图2：GST/NIRIS观测的纵向磁场随时间的演变。远离太阳黑子三个MMFs用红框标出，红色箭头代表它们的运动方向。

图3：（a）黑子在TiO波段的图像；（b）显示了黑子周围的平均水平速度；（c）显示了软木塞所有时间序列的平均水平速度；（d）显示了软木塞的最终位置。

图4：上图：将磁场叠加在家族米粒组织上面，图中蓝色为磁场；中图：NIRS观测的磁场的图像，其中正极用黑色表示，负极用白色表示；下图：为上图和中图中红框和白框框出的区域。

图5：蓝框中三个MMFs叠加在家族米粒组织中随时间演化的图像。