Многие звезды, когда их разглядываешь в телескоп, кажутся двойными. Они очень далеки от нас, поэтому мы не видим существующее между ними пустое пространство. Иногда такие две звезды располагаются одна за другой почти в одном направлении от нас. Однако первая звезда расположена к нам ближе, а вторая намного дальше. Эти звезды в реальности совсем не связаны между собой и называются оптически двойными звездами.

Однако многие двойные звезды находятся близко друг от друга. В большой близости они оказывают громадное притяжение. Поэтому в пространстве движутся вместе одной системой и вращаются вокруг общего центра масс. Если масса одной из этих звезд намного превосходит массы другой, то менее массивная звезда вращается вокруг более массивной. Такие звезды называют физически двойными звездами, в сравнении с оптически двойными. На данный момент астрономами начитано свыше 40 000 двойных звезд. Если одна звезда вращаясь вокруг другой заслонит ее, то свет этой системы звезд будет более слабым, так как свет не будет доходить полностью до нас. Звезды, блеск которых за определенный период меняется из-за того, что они друг друга затмевают, называются затменно-двойными или затменно-переменными. Однако, реальная светимость затмеваемой звезды и звездной пары не изменяется. А это значит, что затменно-переменные звезды не стоит смешивать с обычными переменными, светимость которых меняется на самом деле, впрочем как и температура. Наиболее известна затменно-переменная звезда Алголь (бета Персея). Эта звезда даже в сильнейшие телескопы видна как одиночная. Но время от времени ее закрывает спутник. Блеск Алголя меняется с удивительной точностью — на протяжении 68 часов 49 минут. 59 часов Алголь светит постоянным блеском, а за 5 часов блеск ослабевает в три раза. Затем через 5 часов звезда опять начинает сиять прежним блеском.

Двойственность многих звезд смогли выявить изучив их спектров, когда заметили периодические смещения спектральных линий этих звезд. Изучение таких изменений помогло открыть очень ценный факт: в системе двойных звезд движения пар звезд проходят в плоскости, которая близка к лучу зрения. Тогда, вращаясь вместе вокруг общего центра масс, одна звезда периодически приближается к нам, тогда как другая отдаляется. В силу подобных перемещений линии спектров таких звезд то совпадают (при движении звезд перпендикулярно луча зрения), то расходятся (одна звезда движется к нам, другая — от нас), затем снова сливаются (звезды опять двигаются перпендикулярно к лучу зрения) и т. д. Открыв подобного рода явление привело астрономов к интересным результатам.

Были найдены и более сложные системы звезд: звезда в телескоп кажется 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 даже более.