Многие звезды при наблюдении их в телескоп оказываются двойными. Они так далеки от нас, что для невооруженного глаза не заметен существующий между ними промежуток. В ряде случаев такие звезды находятся одна за другой почти точно водном направлении от нас, но одна к нам ближе, а другая гораздо дальше. Эти звезды на самом деле никак не связаны между собой и называются оптически двойными звездами.

Но многие из двойных звезд на самом деле находятся недалеко друг от друга в пространстве. При значительной близости они оказывают друг на друга настолько сильное притяжение, что не только движутся в пространстве вместе, но и вращаются вокруг общего центра тяжести за определенный период. Если одна из этих звезд значительно более массивна, чем другая, то менее массивная движется вокруг более массивной. Их называют физически двойными звездами. Теперь известно около 40 тысяч двойных звезд. Если одна звезда из пары, вращаясь вокруг другой, заслонит ее от нас, то свет такой системы ослабеет, так как свет закрываемой будет доходить до нас не полностью.

Звезды, видимый блеск которых периодически изменяется из-за их взаимных затмений при движении, называются затменно-двойными или затменно-переменными. Но, конечно, действительная светимость затмеваемой звезды и звездной пары в целом при этом не меняется. Поэтому затменно-переменные звезды нельзя смешивать с обычными переменными, у которых действительно меняются их светимость и температура. Наиболее известно затменно-переменная звезда Алголь (бета Персея). Даже в самые сильные телескопы она видна как одиночная. Но ее временами закрывает спутник. При этом блеск Алголя значительно уменьшается. Если же спутник спрятался за звезду, то блеск Алголя уменьшается немного. Изменения блеска Алголя происходят с поразительной правильностью - на протяжении 68 часов 49 минут. Из этого времени 59 часов Алголь светит постоянным блеском, а затем за 5 часов блеск ослабевает в три раза. За следующие пять часов звезда опять достигает прежнего блеска.

Двойственность многих звезд астрономы установили при изучении их спектров, когда были замечены периодические смещения линий в спектрах таких звезд. Исследование этих изменений привело к открытию очень важного факта: в системе какой-нибудь двойной звезды движения пары звезд происходят в плоскости, близкой к лучу зрения. В этом случае, двигаясь совместно вокруг общего центра тяжести, одна звезда временами периодически приближается к нам, в то время как другая удаляется. В силу этих движений линии спектров обеих звезд то совпадают, то начинают расходиться, то есть одна звезда движется к нам, другая от нас, то опять сливаются.

Были обнаружены и более сложные системы звезд: звезда в телескоп видна двойной, а линии в спектрах звезд, составляющих такую пару, раздваиваются и колеблются. Значит, каждая звезда пары оказывается в свою очередь двойной. Это уже системы кратных звезд - четырех и более.