Fyzikální vlastnosti

Galaxie Mléčná dráha obsahuje více než 150 kulových hvězdokup (přesný počet je nejistý, protože zatemnění prachu v Mléčné dráze, kapela, která pravděpodobně brání některé kulové hvězdokupy z bytí viděné). Jsou uspořádány v téměř kulovité halo kolem Mléčné dráhy, s relativně málo ke galaktické rovině, ale asi třetina z nich jsou soustředěny kolem galaktického centra, jako jsou satelitní systémy v bohaté Střelec-Scorpius hvězdných polí. Radiální distribuce, když se vynesou jako funkce vzdálenosti od galaktického centra, odpovídá matematický výraz formuláře totožný s popisem hvězdičkový distribuce v eliptických galaxií, i když tam je anomální odchylky v distribuci ve vzdálenosti asi 40 000 světelných let od centra.

globulární shluky jsou extrémně světelné objekty. Jejich průměrná svítivost odpovídá přibližně 25 000 sluncí. Nejsvětlejší jsou 50krát jasnější. Nejjasnější hvězdy jsou rudí obři, jasně červené hvězdy s absolutní rozsah -2, asi 600 krát Slunce jas, nebo světelnost. V relativně malém počtu kulových hvězdokup mají hvězdy tak vnitřně slabé, jak bylo měřeno slunce, a v žádných takových hvězdokupách nebyly dosud zaznamenány nejslabší hvězdy. Svítivost funkce pro M3 ukazuje, že 90 procent viditelného světla přichází z hvězd nejméně dvakrát tak jasná jako Slunce, ale více než 90 procent shluk hmoty je tvořen slabší hvězdy. Hmotnosti kulových hvězdokup, měřené stanovením disperze v rychlostech jednotlivých hvězd, se pohybují od několika tisíc do více než jednoho milionu slunečních hmot. Klastry jsou velmi velké, s průměry od 10 do až 300 světelných let. Jejich zdánlivé průměry se pohybují od jednoho stupně pro Omega Centauri až po uzly jedné minuty oblouku. V clusteru, jako M3, 90 procent světla je obsažen v průměru 100 světelných let, ale hvězda se počítá a studium RR Lyrae členské hvězd (jejíž vnitřní jas se mění pravidelně ve známých mezích) zahrnovat jeden větší 325 světelných let.

Většina kulových hvězdokup jsou vysoce koncentrované v jejich centrech, s stellar distribucí, které se podobají izotermické plynu oblastech s cutoff, který odpovídá slapové účinky Galaxy. Hustota v blízkosti Center kulových hvězdokup je zhruba dvě hvězdy na krychlový světelný rok, ve srovnání s jednou hvězdou na 300 kubických světelných let ve slunečním okolí. Přesný model hvězdy rozdělení v clusteru mohou být odvozeny od stellar dynamics, který bere v úvahu druhy oběžné dráhy hvězd ve hvězdokupě, setkání mezi těmito členskými hvězdy, a vlivy vnější vlivy. Americký astronom Ivan R. King například odvodil dynamické modely, které velmi úzce odpovídají pozorovaným hvězdným distribucím. Zjistí, že strukturu clusteru lze popsat dvěma čísly: (1) základní okruh, který měří stupeň koncentrace ve středu, a (2) přílivové okruhu, který měří mezní star hustoty na okraji shluku. Hvězdokupy se výrazně liší v míře, do jaké jsou hvězdy soustředěny ve svých středech. Většina z nich se jeví jako kruhová a pravděpodobně kulovitá, ale několik (např. Omega Centauri) je znatelně eliptických. Nejvíce eliptický shluk je M19, jeho hlavní osa je asi dvojnásobná jeho vedlejší osa.

klíčovým rozlišovacím znakem kulových hvězdokup v Galaxii je jejich stejnoměrné stáří. Kulové hvězdokupy se skládají z objektů populace II (tj. Porovnáním hvězdné populace kulových hvězdokup s stellar evoluční modely, ve věku všech těch zatím měří v rozsahu od 11 miliard na 13 miliard let. Jsou to nejstarší objekty v galaxii, a tak musely být mezi prvními vytvořenými. Že tomu tak je, je také označena skutečnost, že kulové hvězdokupy mají tendenci mít mnohem menší množství těžkých prvků než hvězdy v rovině Galaxie—např. Slunce. Složený z hvězd, které patří do extrému Populace II, stejně jako high-latitude halo hvězdy, tyto téměř kulovité asambláží zřejmě tvořil před hmotné Galaxie sloučí do současnosti tenký disk. Současný mezihvězdný plyn ve slunečním okolí obsahuje prvky těžší než hélium, které astronomové nazývají kovy, na úrovni asi 2% hmotnosti, zatímco kulové shluky obsahují jen 0, 02% stejných prvků.

globulární shluky byly klasifikovány na základě rostoucího množství kovů. Množství kovů je vyšší pro klastry poblíž galaktického středu než pro ty v halo (nejvzdálenější dosah galaxie sahající daleko nad a pod její rovinou). Množství helia se může také lišit od shluku ke shluku. Předpokládá se, že vodík v hvězdokupách činí 70-75 procent hmotnosti, hélium 25-30 procent a těžší prvky 0,01–0,1 procenta. Radioastronomické studie stanovily nízkou horní hranici množství neutrálního vodíku v kulových klastrech. Temné pruhy mlhavé hmoty jsou v některých z těchto shluků záhadnými rysy. Ačkoli je obtížné vysvětlit přítomnost odlišných, oddělené hmoty neformované hmoty ve starých systémech, mlhovina nemůže být materiálem v popředí mezi hvězdokupem a pozorovatelem.

ve 100 nebo více zkoumaných kulových hvězdokup je známo asi 2 000 proměnných hvězd. Z nich je možná 90 procent členů třídy zvané RR Lyrae proměnné. Ostatní proměnné, které se vyskytují v kulových hvězdokup jsou Populace II Cefeidy, RV Tauri, a U Geminorum hvězdy, stejně jako Mira hvězdy, zákrytové dvojhvězdy, a novas.