双星的概念
在我们的银河系中，独自活动的单颗恒星只占恒星总数的1／4，成双成对或三五成群的双星或聚星却比比皆是，它们自成体系，相依为命，有人将它们戏称为天界鸾凤。两颗相距很近，并有物理联系的恒星叫做双星。两颗以上聚集很近的天体，如三颗天体聚集在一起的称为三合星，四颗的称为四合星，等等。三合星、四合星等又统称为聚星。
双星的分类
观测结果表明，许多双星确实是一对对具有物理联系的恒星，这种按照万有引力定律互相绕转的双星称为物理双星。但也有实际上相距很远的两颗星，只是由于看上去位于我们视线的同一方向，因而在天球上显得靠近，这种“双星”称为光学双星，它们之间毫无联系。有时，一颗恒星的伴星太暗淡了，很难观测到，但从可见星波浪式前进的运动方式，却可推测它的存在。巴纳德星就是一个很好的例子，它是美国天文学家E·E·巴纳德于1916年在蛇夫座发现的一颗恒星。它离太阳也较近，为19光年，仅次于比邻星和南门二。人们从其在天空中运动轨迹的“摆动”情形，计算出它可能有与木星相似的两颗不发光的行星围绕着它运行。这类双星我们称之为天体测量双星。
双星最值得研究和最得到天文学家青睐的是物理双星，因为物理双星是互相作用的双星，研究起来比较有意义，可以检验一些物理定律。物理双星又可分为目视双星、分光双星、交食双星3种。
(一)目视双星
在望远镜里能直接用眼睛看出是两颗星的双星称为目视双星。目视双星两子星大多相距较远，因而互相绕转的周期较长。对伴星相对于主星位置的测定，可以确定它们的运动轨道。天狼星就是一目视双星，主星-1.6+m，伴星+7.1+m。
(二)分光双星
当双星的两子星距离较近，互相绕转的周期较短时，就不能用目视方法发现它。然而可用其他方法来发现双星。用光谱分析的方法发现的双星称为分光双星。人们通常是通过观测它们光谱线的多普勒位移来发现它们的绕转情况的。大熊座ρ星就是分光双星。
(三)交食双星
当双星轨道面的法线与我们的视线交角接近90°时，会看到双星的一个子星掩食另一颗子星的现象，如图4-17所示。A为主星位置，B为伴星位置。EA为视线方向，NA为双星轨道面法线方向。当两子星互不掩食时，如图4-17中A，B-2位置，观测到的双星的亮度为两子星亮度的叠加；当主星挡住伴星时，如图4-17中A，B-3位置，则只有主星的光射到地球，由于主星比伴星亮得多，所以双星的亮度稍微变弱些；当伴星挡住主星时，如图4-17中A，B-1位置，只有较弱的伴星的光射到地球，互相掩食的结果使得双星的亮度作周期性变化，这种双星称为交食双星，又称食双星。英仙座β星是最著名的交食双星，它的亮度变化周期为2天2小时49分。当然，实际观测中，由于主星和伴星的大小不同或夹角不为严格的90°，就会出现偏食、环食等现象。
研究双星的意义
质量是恒星的重要物理参数之一，通过轨道运动可以测定双星的质量，而目前只有太阳和一部分双星的两子星能够直接测定出质量；测定其他恒星质量的各种方法都要建立在双星质量测定的基础上。从交食双星光变曲线的形状，可以推算出两子星的形状和大小；对某些交食双星，还可以推知子星大气里的物理状况。自20世纪60年代后期人们对密近双星(凡一子星影响另一子星演化的物理双星都可称为密近双星)的质量交流问题进行研究以来，发现两子星的相互作用可以对其演化产生重大影响。对射电脉冲双星PSR1913+16轨道周期缩短的观测值，同引力波使轨道周期缩短的理论值符合得很好，人们认为这是第一次发现了引力波存在的实测证据。X射线双星中，如天鹅座X-1，还是探索是否存在黑洞的理想场所。由此可见，对双星的研究，尤其对密近双星的研究，涉及恒星物理、恒星演化、高能天体物理及引力辐射等许多方面。从射电双星、X射线双星、脉冲双星发现以来，双星天文学的内容更加丰富，各方面的研究也更加活跃。
星团
由几十颗到几百万颗恒星聚在一起，有着某些共同的物理性质，这样的恒星集团叫做星团。星团分为银河星团和球状星团两大类。两类星团的成员星彼此间有相对运动，同时星团作为整体也在空间运动着。
(一)银河星团
银河星团又称疏散星团。它们的形状不规则，由几十到几百颗恒星组成，结构比较松散。已发现的银河星团约1 200个。它们大部分都分布在银道面附近。已知的银河星团的直径从2秒差距到20秒差距，平均约为4秒差距。离太阳的距离从40秒差距到500秒差距。银河星团里恒星的空间密度从里向外逐渐减少，通常我们看到的只是星团的核心部分。
金牛座中的昴星团和毕星团是最著名的银河星团。昴星团用肉眼可以看见其中的7颗，用大望远镜可看到它的成员星约有300颗，它是一个很年轻的星团。
(二)球状星团
它是由几万颗到几十万颗老年恒星所组成的具有紧凑球对称外形的恒星集团。球状星团的核心部分，恒星密度很大，在银河系中它们通常分布在银晕里。球状星团直径从20～100秒差距，平均为30秒差距。
人们在球状星团中发现了大量变星。银河系中已发现的球状星团有130多个，最著名的是武仙座球状星团，离我们2.5万光年，质量为3×10+5M⊙。
从双星到聚星再到星团，形成了宇宙的阶梯式结构。其实，宇宙中的任何两个物体都是有相互作用的，只是有时候相互作用太弱，我们把它们忽略，从而假设两个物体之间没有相互作用。宇宙是一个相互联系的有机体，双星、聚星、星团只是整体的一个局部的聚集。从局部的研究进而去把握整体，这就是我们研究双星、聚星以及星团的原因。
