One century after its formulation, Einstein's general relativity has made remarkable predictions and turned out to be compatible with all experimental tests. Most of these tests probe the theory in the weak-field regime, and there are theoretical and experimental reasons to believe that general relativity should be modified when gravitational fields are strong and spacetime curvature is large. The best astrophysical laboratories to probe strong-field gravity are black holes and neutron stars, whether isolated or in binary systems. We review the motivations to consider extensions of general relativity. We present a (necessarily incomplete) catalog of modified theories of gravity for which strong-field predictions have been computed and contrasted to Einstein's theory, and we summarize our current understanding of the structure and dynamics of compact objects in these theories. We discuss current bounds on modified gravity from binary pulsar and cosmological observations, and we highlight the potential of future gravitational wave measurements to inform us on the behavior of gravity in the strong-field regime.

Abstract We present a detailed overview of the cosmological surveys that we aim to carry out with Phase 1 of the Square Kilometre Array (SKA1) and the science that they will enable. We highlight three main surveys: a medium-deep continuum weak lensing and low-redshift spectroscopic HI galaxy survey over 5 000 deg 2 ; a wide and deep continuum galaxy and HI intensity mapping (IM) survey over 20 000 deg 2 from $z = 0.35$ to 3; and a deep, high-redshift HI IM survey over 100 deg 2 from $z = 3$ to 6. Taken together, these surveys will achieve an array of important scientific goals: measuring the equation of state of dark energy out to $z \sim 3$ with percent-level precision measurements of the cosmic expansion rate; constraining possible deviations from General Relativity on cosmological scales by measuring the growth rate of structure through multiple independent methods; mapping the structure of the Universe on the largest accessible scales, thus constraining fundamental properties such as isotropy, homogeneity, and non-Gaussianity; and measuring the HI density and bias out to $z = 6$ . These surveys will also provide highly complementary clustering and weak lensing measurements that have independent systematic uncertainties to those of optical and near-infrared (NIR) surveys like Euclid , LSST, and WFIRST leading to a multitude of synergies that can improve constraints significantly beyond what optical or radio surveys can achieve on their own. This document, the 2018 Red Book , provides reference technical specifications, cosmological parameter forecasts, and an overview of relevant systematic effects for the three key surveys and will be regularly updated by the Cosmology Science Working Group in the run up to start of operations and the Key Science Programme of SKA1.

The Complete Calibration of the Colour-Redshift Relation survey (C3R2) is a spectroscopic effort involving ESO and Keck facilities designed to empirically calibrate the galaxy colour-redshift relation - P(z|C) to the Euclid depth (i_AB=24.5) and is intimately linked to upcoming Stage IV dark energy missions based on weak lensing cosmology. The aim is to build a spectroscopic calibration sample that is as representative as possible of the galaxies of the Euclid weak lensing sample. In order to minimise the number of spectroscopic observations to fill the gaps in current knowledge of the P(z|C), self-organising map (SOM) representations of the galaxy colour space have been constructed. Here we present the first results of an ESO@ VLT Large Programme approved in the context of C3R2, which makes use of the two VLT optical and near-infrared multi-object spectrographs, FORS2 and KMOS. This paper focuses on high-quality spectroscopic redshifts of high-z galaxies observed with the KMOS spectrograph in the H- and K-bands. A total of 424 highly-reliable z are measured in the 1.3<=z<=2.5 range, with total success rates of 60.7% in the H-band and 32.8% in the K-band. The newly determined z fill 55% of high and 35% of lower priority empty SOM grid cells. We measured Halpha fluxes in a 1."2 radius aperture from the spectra of the spectroscopically confirmed galaxies and converted them into star formation rates. In addition, we performed an SED fitting analysis on the same sample in order to derive stellar masses, E(B-V), total magnitudes, and SFRs. We combine the results obtained from the spectra with those derived via SED fitting, and we show that the spectroscopic failures come from either weakly star-forming galaxies (at z<1.7, i.e. in the H-band) or low S/N spectra (in the K-band) of z>2 galaxies.