Los primeros telescopios revelaron la existencia de muchos objetos extendidos y difusos. Su estudio, iniciado el siglo pasado por William Herschel, llevó a la identificación de distintas clases de objetos, como las nebulosas formadas por gas y polvo. En un par de casos se encontró que el aspecto difuso es solo aparente y que lo que parece ser una nube en realidad es un gran número de estrellas, la mayoría de ellas imposible de separar de la multitud. Asi, los astrónomos de finales de siglo pasado y principios de este descubrieron dos importantes tipos de agrupaciones estelares: por un lado las grandes nebulosas espirales resultaron ser galaxias, muchas comparables a la Vía Láctea, sistemas de decenas o cientos de miles de millones de estrellas; por el otro, los cúmulos globulares son agrupaciones aproximadamente esféricas de decenas o centenares de estrellas, pertenecientes a nuestra propia galaxia.
Los cúmulos globulares mas brillantes son apenas visibles a simple vista: omega centauri y 47 Tucana, visibles solamente desde el hemisferio sur, son objetos de cuarta magnitud. Los cúmulos mas brillantes del Norte (los objetos Messier M3, M5, M13, M15 y M22) van de la quinta a la sexta magnitud, el umbral del ojo humano bajo un cielo oscuro. Esto los hace facilmente observables con binoculares o telescopios pequeños y, dada también su belleza, son un atractivo objetivo para astrónomos aficionados: decenas o cientos de miles de estrellas en una agrupación de unos 500 años-luz de diámetro, que desde la Tierra puede abarcar casi la mitad del tamaño de la Luna llena. Pero, además de su contribución estética, los cúmulos globulares han sido objetos importantes para la astronomía en general.
Practicamente todos los cúmulos globulares (conocemos mas de ciento cincuenta) estan concentrados en una misma región del cielo. A partir de fotografías tomadas entre 1916 y 1917 con el telescopio de 1.5 metros de Monte Wilson, Harlow Shapley encontró que los cúmulos globulares estan distribuidos de manera tal que, en su conjunto, forman una agrupación aproximadamente esférica de unos doscientos mil años-luz de diámetro, centrada en la constelación de Sagitario. Notable fue que Shapley concluyó, contra las creencias de su época pero correctamente, que los cúmulos globulares estaban distribuidos alrededor del centro de nuestra galaxia (el cual está por tanto ubicado en la región de Sagitario), y por consecuencia el Sol está en la periferia de la Galaxia(*), a mas de veinte mil años-luz del centro galáctico. Es decir que el Sol tiene una ubicación poco privilegiada dentro de la Galaxia.
Existe otro aspecto, tal vez mas importante, de los cúmulos globulares. Su edad puede ser inferida gracias a que estrellas de distintas masas, tienen distintos colores, distintas luminosidades y distintos tiempos de vida. Las estrellas pasan la mayor parte de su vida produciendo energía al transformar hidrógeno en helio. Una estrella amarilla como el Sol vive aproximadamente diez mil millones de años de esta manera; estrellas azules, con masas diez veces superiores, viven "tan solo" entre diez y cincuenta millones de años, mientras que las estrellas menos masivas, de color rojo, tienen un tiempo de vida superior al del Sol. En practicamente todos los cúmulos globulares, donde las estrellas nacieron aproximadamente al mismo tiempo, podemos apreciar la carencia de estrellas azules: el cúmulo ha vivido por un tiempo suficientemente largo para que las estrellas mas masivas, mas azules y de vida mas corta, hayan agotado su hidrógeno. De hecho, de las estrellas que todavia siguen empleando hidrógeno, son las mas masivas las que nos indican la edad del cúmulo. En muchos casos, ya no hay siquiera estrellas quemando hidrógeno y que sean tanto o mas azules que el Sol, lo cual nos dice que estos cúmulos tienen unos diez mil millones de años de edad. De hecho los cúmulos globulares resultan ser los objetos mas viejos del Universo. Existe cierta incertidumbre en las determinaciones de edades, ya que el tiempo de vida de las estrellas mas rojas, estimado a través de modelos teóricos de evolución estelar, no se conoce con precisión.
Lo interesante es que los cúmulos globulares mas viejos tienen edades de por lo menos unos doce (tal vez quince) mil millones de años, valores que estan en cierto conflicto con la edad estimada para el Universo, de entre nueve y doce mil millones de años. Incluso si le damos doce mil millones de años al Universo, debemos dejar un margen de tiempo para que se formen los primeros cúmulos. Algo debe estar mal, ya sea en la edad del Universo, determinada por su tasa de expansión, o en los modelos de evolución estelar. Mientras no se resuelva esta cuestión, los astrónomos seguiran en la embarazosa situación de tener que explicar la existencia de objetos mas viejos que el Universo del cual forman parte.
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* Frecuentemente se refiere a nuestra galaxia como la Galaxia, con G mayúscula.