Hay algunas estrellas para las que las abundancias de los elementos pesados comparadas a las del hidrógeno son diferentes de las observadas en el sol, es decir, estas estrellas muestran una composición química diferente en sus fotosferas. Se las conoció primero como subenanas por su posición en el diagrama H-R: aparecen debajo de la secuencia principal lo que significa que son demasiado poco luminosas para su color o temperatura, o por el contrario demasiado azules (calientes) para su luminosidad. El análisis de su espectro demuestra que esto último es lo que ocurre. Estas estrellas muestran todas abundancias similares, pero las de los elementos pesados respecto al hidrógeno y al helio son menores en un factor de 500 o más, reciben el nombre de estrellas pobres en metales y las líneas metálicas son más débiles que las de las estrellas normales de la misma temperatura. Ya que las líneas espectrales son generalmente más intensas en el azul y especialmente en el UV que en el rojo, en las estrellas normales se absorbe más energía en el UV que en el rojo. En las estrellas pobres en líneas metálicas, por el contrario, habrá menos absorción de energía en el UV y azul y estas estrellas parecerán más azules y mostraran un exceso en el UV.

Las estrellas pobres en metales pertenecen a una población que en nuestra Galaxia no se encuentra en el plano galáctico sino por encima , en el llamado halo galáctico y reciben el nombre de estrellas de la Población II siendo la Población I la constituida por las estrellas normales en composición y que se encuentran en el plano galáctico. Actualmente en el halo hay poco gas y polvo interestelar pero cuando se formaron las estrellas de la Población II había más gas y polvo que ahora. Esto significa que se formaron en un tiempo en que la Galaxia no se había contraído y aplanado hasta formar un disco, por tanto es de esperar que las estrellas de la Población II sean más viejas que las de la Población I formadas en el disco. Como la Población II es deficiente en metales deben de haberse formado en un gas y polvo que era pobre en elementos pesados. La Población I formada más tarde lo hizo a partir de materia más rica en elementos pesados. Esto sugiere que con el tiempo el medio interestelar, gas y polvo, a partir del cual se forman las estrellas se va enriqueciendo en elementos pesados.