Ein Doppelsternsystem ist ein Sternensystem mit zwei umeinander kreisenden Sternen. Mehrere Sternsysteme, wie Trinäre usw., werden normalerweise ebenfalls mit dem gleichen Begriff kategorisiert. Sternensysteme mit bis zu sieben sich gegenseitig umkreisenden Körpern wurden klassifiziert.
Es wird angenommen, dass Doppelsternsysteme im Universum weit verbreitet sind und möglicherweise sogar die Mehrheit bilden. Dies liegt daran, dass die Staubwolke, die zu Sternen kollabiert, oft mehr als einen Schwerpunkt hat. Sind das kleine Klumpen, bilden sie Planeten oder Braune Zwerge, wenn sie groß sind, bilden sie Sterne. Binäre Sterne werden als Begleitsterne bezeichnet.
Doppelsternsysteme sind in der Astronomie sehr wichtig, da die Kartierung ihrer gegenseitigen Umlaufbahnen es ermöglicht, ihre Masse abzuschätzen. Die Schätzung der Masse ist nützlich, um sie der Temperatur und der scheinbaren Leuchtkraft gegenüberzustellen und uns dabei zu helfen, die absolute Leuchtkraft und Entfernung zu bestimmen. Eclipsing Binaries, bei denen sich Sterne in einem Doppelsternsystem aus unserer Sicht periodisch gegenseitig verdunkeln, sind besonders nützlich. Die Art und Weise, wie sie sich gegenseitig verdunkeln, kann verwendet werden, um ihre Größe, Dichte, Leuchtkraft und Entfernung abzuschätzen. Eclipsing-Binärdateien wurden verwendet, um die Entfernung zu anderen Galaxien wie der Andromeda-Galaxie und der Triangulum-Galaxie mit einem Fehlerfaktor von weniger als 5% zu messen.
Das nächstgelegene Sternsystem, Alpha Centauri, ist ein Doppelsternsystem, das aus zwei eng umkreisenden sonnengroßen Sternen besteht, die abwechselnd von einem Roten Zwerg umkreist werden. Die beiden Zentralsterne haben eine elliptische Umlaufbahn umeinander, kommen so nahe wie 11 AE und trennen sich bis zu 35 AE und machen alle 80 Jahre einen vollständigen Zyklus. Aufgrund der chaotischen Dynamik eines solchen Systems gibt es keine echte „bewohnbare Zone“, in der die Oberflächentemperaturen ungefähr konstant bleiben. Die Oberflächentemperatur ändert sich von Jahr zu Jahr.