Un sistema estelar (binario o múltiple) es la agrupación de dos o más estrellas que orbitan en torno a un centro de gravedad común, ligadas por lo tanto por la fuerza de gravedad. Un gran número de estrellas vinculadas por la gravitación se denomina cúmulo estelar o galaxia, si bien, en un sentido extenso ambos son sistemas estelares.
Un sistema estelar de dos estrellas es conocido como estrella binaria, o estrella doble. Si no hay fuerzas de marea, ni perturbaciones producidas por otras fuerzas, ni transferencias de masa de una estrella a la otra, se trata de un sistema estable, y las dos estrellas trazan una órbita elíptica en torno al centro de masas del sistema de forma indefinida.
Ejemplos de sistemas binarios pueden ser: Sirio, Procyon y Cygnus X-1, este último posiblemente sea un agujero negro.
Un sistema estelar con tres o más estrellas se denomina estrella múltiple. Los sistemas con tres o más estrellas pueden ser inestables, y uno de los acontecimientos finales puede ser la expulsión de una o más estrellas del sistema.[cita requerida] Las estrellas múltiples pueden ser denominadas triples si están compuestas por tres estrellas, cuádruples si tienen cuatro y así sucesivamente.
Una de las formas en las que los sistemas múltiples estelares pueden sobrevivir durante un largo plazo es cuando las estrellas binarias forman a su vez sistemas binarios cuyos miembros se encuentran a gran proximidad. En este caso, las dos estrellas cercanas se comportan como una única estrella en los extremos gravitacionales, y el sistema es estable. Cástor es un ejemplo de estrella de este tipo: dos binarias moviéndose estrechamente en órbita alrededor de la otra, conformando un sistema cuádruple; otra binaria orbita alrededor de las primeras cuatro, elevando el total a seis.
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