Get a Britannica Premium subscription and gain access to exclusive content. A maioria dos aglomerados globulares estão altamente concentrados em seus centros, tendo distribuições estelares que se assemelham a esferas de gás isotérmicas com um corte que corresponde aos efeitos de maré da galáxia. A densidade perto dos centros de aglomerados globulares é de aproximadamente duas estrelas por ano-luz cúbica, em comparação com uma estrela por 300 anos-luz cúbicos na vizinhança solar. Um modelo preciso de distribuição estelar dentro de um aglomerado pode ser derivado da dinâmica estelar, que leva em conta os tipos de órbitas que as estrelas têm no aglomerado, Encontros Entre essas estrelas membros, e os efeitos de influências exteriores. O astrônomo norte-americano Ivan R. King, por exemplo, tem derivado modelos dinâmicos que se encaixam observou as distribuições estelares muito de perto. Ele acha que a estrutura de um aglomerado pode ser descrita em termos de dois números: (1) o raio central, que mede o grau de concentração no centro, e (2) o raio de maré, que mede o corte das densidades das estrelas na borda do aglomerado. Os aglomerados diferem marcadamente no grau em que as estrelas estão concentradas em seus centros. A maioria deles parecem circulares e provavelmente esféricos, mas alguns (por exemplo, Omega Centauri) são visivelmente elípticos. O aglomerado mais elíptico é M19, sendo o seu eixo maior cerca do dobro do seu eixo menor.

Uma característica distintiva chave dos aglomerados globulares na galáxia é a sua velhice uniforme. Os aglomerados globulares são compostos de objetos da população II (ou seja, estrelas antigas). Determinada pela comparação da população estelar de aglomerados globulares com modelos evolutivos estelares, as idades de todos aqueles até agora medidos variam de 11 bilhões a 13 bilhões de anos. Eles são os objetos mais antigos da galáxia e por isso devem estar entre os primeiros formados. Que este foi o caso também é indicado pelo fato de que os aglomerados globulares tendem a ter menor número de elementos pesados do que as estrelas no plano da Galáxia, por exemplo, o Sol. Composto por estrelas pertencentes à população extrema II, bem como as estrelas de halo de alta latitude, estas aglomerações quase esféricas aparentemente se formaram antes do material da galáxia ser achatado no disco fino atual. O atual gás interestelar na vizinhança solar contém elementos mais pesados que o hélio, que são chamados de metais por astrônomos, a um nível de cerca de 2% em massa, enquanto os aglomerados globulares contêm apenas 0,02% dos mesmos elementos.os aglomerados globulares foram classificados com base na crescente abundância de Metais. A abundância de metais é maior para aglomerados próximos ao Centro Galáctico do que para aqueles no halo (os extremos da galáxia se estendem muito acima e Abaixo de seu plano). A quantidade de hélio também pode diferir de aglomerado para Aglomerado. Acredita–se que o hidrogênio em estrelas de aglomerado atinja 70-75% em massa, o hélio 25-30% e os elementos mais pesados 0,01-0,1%. Estudos radioastronômicos estabeleceram um baixo limite superior na quantidade de hidrogênio neutro em aglomerados globulares. Faixas escuras de matéria nebulosa são características intrigantes em alguns desses aglomerados. Embora seja difícil explicar a presença de massas distintas e separadas de matéria não formada em sistemas antigos, a nebulosidade não pode ser material de primeiro plano entre o aglomerado e o observador.

Cerca de 2.000 estrelas variáveis são conhecidas nos 100 ou mais aglomerados globulares que foram examinados. Destes, talvez 90 por cento são membros da classe chamada RR Lyrae variáveis. Outras variáveis que ocorrem em aglomerados globulares são as estrelas da população II Cepheids, RV Tauri e U Geminorum, bem como as estrelas Mira, Binárias eclipsantes e novas.