Вопрос о спутниках звёзд остаётся нерешенным до тех пор, пока кто-нибудь, владеющий искусством производить необычайно точные наблюдения, не откроет их.

И. Кеплер 1610г.

Примером физической системы являются звёзды из «ручки» ковша Большой медведицы – Мицар и Алькор (их ещё называют конь и всадник). Это редкий пример двойной звезды, различимой невооружённым глазом. В телескоп видно, что и сам Мицар разделяется на две звёздочки, а спектральные исследования показывают, что каждая из них тоже не является одиночной.

Двойственность – распространенное явление среди звёзд. Звёзды-одиночек вроде нашего Солнца (у него есть планеты, но нет звезды-спутника) в галактике меньшинство.

Искусным первооткрывателем двойных звёзд стал Уильям Гершель. Он обнаружил тысячи звёздных пар и доказал в 1803 году, что это действительно близкие звёзды, связанные узами тяготения. В XIX веке основатель Пулковской обсерватории Василий Яковлевич Струве открыл и занес в каталоги 3100 пар звёзд, а сегодня их известно уже 70 тысяч. Вот примеры: β Лебедя (Альбирео) – большая оранжевая и маленькая ярко-голубая звездочка; α Гончих Псов (Сердце Карла) – жёлтая и фиолетовая; α Скорпиона (Антарес) – красная и бирюзовая; ярчайшая звезда неба Сириус; α Центавра – ближайшая соседка нашего Солнца – тройная звезда, золотистая Капелла состоит из четырех жёлтых и красноватых звёзд, а Кастор в созвездии Близнецов – шестикратная звезда.

Двойные звезды кружат около общего центра масс. Расстояние между напарницами может быть очень разным. Например, между Мицаром и Алькором примерно 1,7*10⁴ а.е. (почти в 20 тысяч раз превосходит расстояние от Земли до Солнца). Время обращения этих звёзд – их год – составляет около миллиона земных лет. А некоторые звёзды кружат совсем рядом, завершая год за считанные минуты.

Тесные пары даже в самый большой телескоп сливаются в точку, но о том, что звезда двойная можно иногда узнать другими способами, например по анализу спектра. В результате исследовния спектра наблюдается периодическое раздвоение спектральных линий. Эффект Доплера позволяет объяснить раздвоение линий тем, что мы видим суммарный спектр, получившийся от наложения спектров звёзд, которые движутся в разных направлениях (одна из них в данный момент удаляется от нас, а другая приближается). Такие пары звёзд называют спектрально-двойными. Такие звезды, например, входят в кратную систему β Близнецов (Кастор).