[Белый шум]

Потому что в строке между одинарными звёздочками есть символы, не подпадающие под правило "[a-zA-Z\s\.]+".

php -r 'echo preg_replace("#(?<!\*)\*(([a-zA-Z\s\.]|\*\*+)+)\*(?!\*)#i", "<em>$1</em>", "*italic text **with bold** *"), "\n";'