Подвійна зоря — система з двох гравітаційно пов'язаних зір, які обертаються навколо спільного центру мас по еліптичних орбітах. Інколи трапляються системи з трьох і більше зір; у такому випадку система називається кратною зорею.

Види подвійних зір та їх спостереження
Візуально-подвійні зорі
Подвійні зорі, які можна побачити окремо одну від одної, називають візуально-подвійними. Для цих зір вдається визначити зміну з часом позиційного кута та оцінити період обертання. Такою зіркою є Сіріус, що складається з компонентів A і B, які можна розрізнити за допомогою досить потужного телескопа.

Компоненти більшості подвійних систем занадто близькі одна до одної і дуже віддалені від Сонячної системи, через що їх неможливо розрізнити навіть за допомогою найпотужніших телескопів. У цьому випадку їх подвійність можливо виявити за деякими іншими ознаками.

Затемнювано-подвійні зорі

Докладніше: Затемнювані зорі

Ілюстрація затемнень у подвійній системі
У тих випадках, коли Земля розташована поблизу площини орбіти зір, можуть спостерігатися періодичні затемнення однієї зорі іншою, що виглядає як періодичні зміни блиску. Зазвичай спостерігається два зменшення яскравості протягом одного циклу. Менше зниження, коли яскравіша зоря закриває від нас більш тьмяну і сильніше падіння видимої зоряної величини, коли відбувається навпаки. Найвідомішою зорею такого типу є Алголь.

Спектрально-подвійні зорі
Спостерігаються завдяки періодичним зсувам спектральних ліній.

Якщо подвійна зоря має значний власний рух, то можна спостерігати періодичні відхилення траєкторії руху головної зорі від прямої лінії.

Оптично подвійні зорі
Іноді буває, що дві фізично не пов'язані між собою зорі випадково проектуються на небосхилі поряд. Такі зорі називають оптично подвійними — на противагу «справжнім», фізично подвійним. Класичним прикладом таких зір є Алькор і Міцар у сузір'ї Великої Ведмедиці.

Гравітаційна взаємодія між компонентами
Подвійні зорі утримуються разом взаємним тяжінням. Обидві зорі подвійної системи обертаються еліптичними орбітами навколо спільного центру мас цих зір. Якщо відстань між компонентами дуже велика, орбітальний період може вимірюватися роками, інколи століттями. Для тісних систем їх орбітальний період може становити лише кілька годин. Якщо досить масивні зорі обертаються на близькій відстані одна від одної, стають помітними релятивістські ефекти, такі як зсув періастра та зменшення орбітального періоду внаслідок випромінювання системою гравітаційних хвиль (останнє призводить до того, що кінець-кінцем дві зорі зіллються в одну).

Компоненти подвійних зір
Є різні подвійні зорі: бувають дві схожі зорі у парі, а є різні (зазвичай, це червоний гігант та білий карлик). Але, незалежно від своїх типу, ці зорі найкраще піддаються вивченню: аналізуючи їх взаємодію, вченим вдається з'ясувати майже всі параметри, включаючи масу, форму орбіт і навіть характеристики близько розташованих до них зір. Зазвичай, ці зорі мають дещо витягнуту форму внаслідок взаємного тяжіння. Приблизно половина всіх зір нашої Галактики належить до подвійних систем[Джерело?], отже подвійні зорі, які обертаються одна навколо іншої, явище дуже поширене.

Належність до подвійної системи дуже впливає еволюцію зір, особливо коли вони перебувають близько одна до одної. Протягом свого існування зоря змінює свої розміри. І якщо дві зорі перебувають поряд, то одна з них, заповнивши свою порожнину Роша, почне втрачати речовину. Потоки речовини, що рухаються від однієї зорі до іншої, призводять до спалахів, таких як вибухи нових і наднових зір і по суті є міжзоряним вітром.

Можливість існування планет у системах подвійних і кратних зір довгий час вважалася вкрай малоймовірною. Проте в 90-х роках подібні об'єкти почали відкривати масово. Найбільша[Джерело?] кількість відомих планет навколо 55 Рака A — 5 планет.