Eu acho que não está configurado como você disse. Em vez disso, seria uma biblioteca SMTP do PHP usada e o sendmail não é usado. Para isso funcionar você coloca as informações de login em php para a conta do Gmail e ele irá se comunicar diretamente com ele. Eu acho que você poderia ter o sendmail usando o gmail como um host inteligente, então ele retransmite o e-mail, mas uma biblioteca PHP faria mais sentido para mim, a menos que você tenha muitos aplicativos PHP diferentes.
Se não fosse assim (sem necessidade de autenticação), o gmail estaria executando o que é chamado de retransmissão aberta, que os spammers usariam para enviar cargas de spam para as pessoas.
O motivo para usar o gmail em vez do próprio sendmail para se comunicar com o hotmail é porque você não precisa lidar com a execução de um servidor de e-mail. Eles garantirão que os usuários do Gmail tenham permissão para enviar e-mails para lugares como o Hotmail, sem que sejam marcados como spam. Se você executar o envio de e-mail, terá que fazer todo esse trabalho sozinho.
Por fim, ele é chamado de servidor SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) porque é isso que ele faz, ele transfere email entre servidores (envia e recebe, mas não armazena). Isso é chamado de MTA (Mail Transfter Agent). O que armazena e deixa e-mail obter o seu e-mail é o MDA (Algo como o fetchmail). Você pode pensar no MTA como a agência postal e o MDA como sua caixa postal. Aqui está uma visão geral de como o email funciona na wikipedia.