Si tratta di stelle doppie talmente strette che risulta impossibile separare otticamente le componenti, anche quando sono relativamente vicine al Sistema Solare (qualche decina di anni luce). L’estrema vicinanza reciproca, però, può paradossalmente essere di aiuto agli astronomi nel rivelarne la duplicità.

Dalle leggi di Keplero e di Newton risulta che la velocità lineare di un corpo orbitante attorno ad un altro è inversamente proporzionale alla radice quadrata della distanza che li separa: quindi più due corpi sono vicini tra loro, più orbitano veloci. Se il moto orbitale ha una componente parallela alla direzione di osservazione, allora le righe spettrali delle due stelle mostreranno uno spostamento per effetto Doppler. Tale spostamento non è costante nel tempo: sarà un red shift (spostamento verso lunghezze d’onda maggiori) quando la stella nel suo moto orbitale si allontana da noi e un blue shift quando si avvicina; anche l’entità dello spostamento varierà continuamente nel tempo. In questo modo, osserveremo le righe di assorbimento dei vari elementi chimici che oscillano con regolarità attorno alla posizione di “quiete”.

Se immaginiamo due stelle che orbitano una attorno all’altra, quando una si avvicina a noi l’altra si allontana e pertanto avremo sempre due righe oscillanti in opposizione di fase, oppure una riga singola se la luce di una componente sovrasta e oblitera l’altra. Osservando l’oscillazione delle righe spettrali si può determinare il periodo delle binarie spettroscopiche, che per Castore A, B, C è rispettivamente di 9,2 giorni, 2,9 giorni e 19,5 ore. Le separazioni delle coppie sono estremamente piccole: 6,5 e 2,5 milioni di chilometri (da confrontare con i 58 milioni dell’orbita di Mercurio!). Lo spostamento delle righe è tanto più accentuato quanto più l’orbita è vista di taglio: è massimo quando il piano orbitale giace esattamente lungo la direzione di osservazione. In tal caso, come avviene per Algol (beta Persei), le stelle si eclissano a vicenda facendo variare la luminosità totale del sistema: è ciò che succede in Castore C. Essa è infatti anche una variabile a eclisse.