Il s'agit d'une situation très commune, mais peut-être pas autant qu'on l'on dit jusqu'ici. Pendant longtemps, en effet, les astronomes ont estimé que le tiers seulement des étoiles sont, à l'instar de notre Soleil, des objets simples, isolés, la plupart  (soit environ les deux tiers restants, donc) devant être des étoiles doubles et multiples, liées à un ou plusieurs compagnon. Une étude publiée en janvier 2006 conduit cependant à nuancer cette assertion. Les étoiles les plus massives seraient effectivement la plupart du temps composés, mais les naines rouges (qui sont les plus nombreuses) seraient le plus souvent des étoiles simples.

Quoi qu'il en soit, il convient de ne pas confondre les étoiles doubles physiques, dont il est question ici, des fausses étoiles doubles, dites doubles optiques, et qui ne sont en réalité que des étoiles rapprochées par la perspective sur la voûte céleste, mais qui situées à des distances très différentes n'ont aucun lien entre elles. Ajoutons enfin pour en terminer avec ces questions de vocabulaire, que parmi les doubles physiques, on distingue également celles qu'un télescope peut séparer (c'est-à-dire voir isolément) et appelées doubles visuelles, de celles dont la duplicité n'est révélée que par une étude de leur spectre :

Les binaires à éclipses

Certaines étoiles présentent des variations de magnitude (ou d'éclat apparent) non à cause d'une véritable variation de leur luminosité, mais parce qu'elles constituent des systèmes d'étoiles doubles, dont les composantes s'éclipsent mutuellement, au cours de leur révolution orbitale. De telles éclipses - qu'en toute rigueur, on devrait plutôt qualifier d'occultations - ne sont évidemment observables que si le plan de révolution du système est sensiblement aligné avec la direction de la Terre.

La plus connue de ces binaires à éclipses est l'étoile Bêta Persei = Algol, dans la constellation de Persée. Au cours d'un cycle de trois jours environ, pour laquelle, elle donne lieu à l'éclipse d'une étoile bleue très brillante par une étoile orange plus faible, puis à l'éclipse de l'étoile orange par sa compagne bleue. Le minimum déclat intervient quand l'étoile la plus brillante est cachée partiellement par l'étoile la plus faible. Un autre minimum d'éclat, appelé minimum secondaire et qui n'est pas toujours très net dans certains couples, s'observe lors de l'occultation de l'étoile la moins brillante par sa compagne.

L'existence d'étoiles multiples tient au mode de formation des étoiles à partir de la fragmentation hiérarchique de portions de nuages moléculaires. La manière dont se répartissent les hétérogénéités dans ces nuages, mais aussi les mouvements turbulents dont ceux-ci sont le siège, jouent un rôle clé dans les caractéristiques revêtues par leur fragmentation et dans la statistique des systèmes résultants. C'est en tout cas ce que montrent les simulations numériques qui  prennent en compte ces différents aspects, et qui permettent de suivre le détail des mécanismes qui conduisent à la formation des systèmes multiples. Le schéma ci-dessous, tiré d'une étude publiée en mars 2004, reproduit ainsi plusieurs cas de figure issus de ces modélisations, et rendent comptent de la situation réellement observé pour les systèmes jeunes. 

Source : E. J. Delgado-Donate, C. J. Clarke, M. R. Bate, S.T. Hodgkin (MNRAS / astro-ph/0403094).

Les orbites aux configurations compliquées que l'on peut rencontrer dans les systèmes les plus jeunes demeurent cependant instables à long terme à cause de perturbations gravitationnelles aussi bien externes qu'internes. Il s'ensuit que ces configurations tendent à se "simplifier" avec le temps. Certaines étoiles sont expulsées, et c'est l'un des mécanisme qui pourra être invoquer pour expliquer l'existence de certaines étoiles animées des très grandes vitesse. On les qualifie d'étoiles évadées ou d'étoiles à cavale (runaway stars).

Cas de divorce :  Un exemple en est donné par l'étoile SS Lacertae, située dans le petit amas ouvert NGC 7209 (Lézard) et qui était jusque dans les années 1950 répertoriée parmi les binaires à éclipses. La cessation brutale des éclipses à ensuite suggéré que le compagnon qui était responsable du phénomène (et dont on semble-t-il retrouvé la trace ces dernières années) avait dû quitter son orbite. Mécanisme invoqué : le chaos. Ou plus exactement une instabilité de l'orbite liée à la présence perturbatrice d'un troisième corps dans le voisinage. Les ménages à trois présentent certains inconvénients...

A noter encore un aspect important des étoiles doubles :  la possibilité offerte aux couples serrés de transférer la matière de l'une des composantes vers l'autre. Cela a des effets directs sur l'évolution des étoiles concernées, puisque celle-ci est fonction de leur masse. Cela donne aussi lieu à des phénomènes énergétiques spectaculaires. Le transfert de matière d'une étoile qui atteint son stade de géante rouge vers sa compagne déjà devenue naine blanche pourra donner lieu à des explosions sporadiques à la surface de la naine blanche. On aura alors affaire dans les cas les plus extrêmes à une nova. L'explosion pourra même détruire complètement la naine et l'on parlera de supernova (de type I). Si, maintenant l'étoile vampire n'est pas une naine blanche, mais une étoile à neutrons, des phénomènes d'émission de rayonnement très énergétiques (domaine X et gamma du spectre) pourront voir le jour : pulsars X et gamma, sursauts X (Binaires X).

4,9-5,2