분광쌍성(分光雙星, Spectroscopic Binary)은 두 항성이 서로 너무 가까이 있어 망원경으로 직접 분리하여 관측할 수 없지만, 스펙트럼 분석을 통해 두 개의 별이 존재함을 확인할 수 있는 쌍성 체계를 말한다. 이는 천문학에서 널리 인정된 개념으로, 쌍성(雙星)의 한 분류에 해당한다.
분광쌍성의 각 구성원은 공통의 질량중심을 중심으로 공전하면서 관측자의 시선 방향을 따라 주기적으로 접근하고 멀어지는 운동을 반복한다. 이때 도플러 효과(Doppler effect)에 의해 각 별의 스펙트럼선이 주기적으로 이동하는 현상이 나타난다. 관측자에게서 멀어질 때는 스펙트럼선이 붉은 쪽(장파장)으로, 가까워질 때는 푸른 쪽(단파장)으로 이동한다. 이러한 스펙트럼선의 주기적인 편이를 관측함으로써, 직접 분리하여 볼 수 없는 두 별의 존재와 공전 운동을 확인할 수 있다.
분광쌍성은 스펙트럼에서 두 별의 흡수선이 모두 관측되는지 여부에 따라 구분되기도 한다. 두 별의 스펙트럼이 모두 나타나는 경우를 복선(複線) 분광쌍성(double-lined spectroscopic binary)이라 하고, 밝은 별 하나의 스펙트럼만 관측되는 경우를 단선(單線) 분광쌍성(single-lined spectroscopic binary)이라고 한다.
분광쌍성은 별의 질량을 직접 측정할 수 있는 중요한 천체로, 항성의 질량과 진화 이론을 검증하는 데 기여한다. 또한 여러 분광쌍성은 식쌍성(食雙星)이기도 하며, 안시쌍성이면서 동시에 분광쌍성인 경우는 드물어 발견 시 천문학적으로 가치 있는 정보원이 된다.
