Проверка наличия cookie от стороннего домена
Через куки однозначно нет. 
Есть стандартное решение.
Пользователь авторизован на site.ru и не авторизован на site2.ru

1. При входе на site2.ru скрипт видит, что пользователь не авторизован и перекидывает пользователя на специальную страницу site.ru/auth
2.По адресу site.ru/auth идет проверка что пользователь аторизован, а потом перекидываем пользователя обратно, но только со специальными параметрами, например site.ru/?auth=ok&user=вася
3. site2.ru если видит подобные параметры авторизовывает пользователя. 

Разумеется все это дело надо солить рандомным хешем.
Видимо вам надо SSO.