Dans l'amas stellaire dense NGC 6791, plus vieux que le Soleil et riche en éléments lourds, la lumière de nombreuses étoiles se fond en une lueur commune. Les astronomes ont décidé de décomposer cette lumière en étoiles individuelles en utilisant les données du télescope spatial Gaia. Ils ont remarqué que sur le diagramme où les étoiles sont classées par couleur et luminosité, la bande de la séquence principale (où les étoiles passent la majeure partie de leur vie) est plus large que prévu pour des étoiles uniques.
Pour expliquer cette largeur, les scientifiques ont comparé deux hypothèses : la rotation des étoiles et des compagnons invisibles. La rotation peut légèrement modifier la luminosité, mais une analyse bayésienne a montré qu'elle ne convient pas. En revanche, la présence d'un compagnon proche chez de nombreuses étoiles, qui ajoute sa propre lumière et décale l'étoile sur le diagramme, explique parfaitement tout. Ces paires sont dites non résolues car le télescope les voit comme un seul point.
Il s'avère que la proportion de ces paires avec des masses presque égales (lorsque la seconde étoile est plus lourde que la moitié de la masse de la première) est de 54,3 % avec une incertitude de 2,8 %. C'est nettement plus que dans les autres amas ouverts et dans le champ galactique. De plus, la distribution des masses des compagnons n'est pas uniforme : les paires avec des masses proches sont plus fréquentes, comme si les compagnons légers se perdaient avec le temps, tandis que les paires serrées survivaient.
De plus, on a trouvé des étoiles qui se situent au-dessus de la ligne correspondant à une paire de deux étoiles identiques. Leur lumière est trop brillante pour un système binaire. Il s'agit probablement de systèmes triples ou même plus complexes, où trois étoiles ou plus tournent ensemble, mais se confondent pour nous en un seul point.
Il est intéressant de noter que la distribution des étoiles uniques et multiples en fonction du rayon de l'amas ne diffère pas. Cela signifie que les systèmes binaires massifs n'ont pas coulé vers le centre ni été éjectés vers l'extérieur, mais sont uniformément mélangés. Une telle image est caractéristique d'un amas qui était autrefois beaucoup plus massif, mais qui a perdu ses couches externes et est resté un noyau dense où les paires les plus robustes ont survécu.
L'amas NGC 6791 est si vieux (environ 8 milliards d'années) que ses étoiles ressemblent au Soleil, mais l'amas lui-même a survécu à de nombreux passages à travers le disque galactique qui auraient dû le détruire.
Dans le roman d'Isaac Asimov « Les Dieux eux-mêmes », une civilisation est décrite dans un monde à trois étoiles, où les orbites complexes déterminent toute la vie — semblable aux systèmes triples que l'on a peut-être trouvés dans NGC 6791.