Sachverhalt:
A. X._ wurde 1972 geboren und ist russische Staatsbürgerin. Sie wurde am 12. Mai 2004 im Zusammenhang mit dem Tod ihrer sechsjährigen Tochter von der Zuger Polizei verhaftet und am 13. Mai 2004 mit Entscheid des Untersuchungsrichteramts des Kantons Zug in Untersuchungshaft versetzt. Am 19. November 2007 überwies der zuständige Untersuchungsrichter das gegen X._ betreffend Mord geführte Verfahren an die Staatsanwaltschaft und ordnete die Fortführung der Haft an. Nachdem die Staatsanwaltschaft am 27. Dezember 2007 Anklage wegen Mordes gemäss Art. 112 StGB bzw. wegen vorsätzlicher Tötung gemäss Art. 111 StGB erhoben hatte, wurde X._ am 4. Januar 2008 mit Entscheid der zuständigen Haftrichterin für die Dauer von längstens drei Monate in Sicherheitshaft versetzt. Am 25. März 2008 stellte die Staatsanwaltschaft ein Gesuch um Verlängerung der Sicherheitshaft. Mit Urteil vom 27. März 2008 sprach das Strafgericht X._ vom Vorwurf des Mordes frei und verfügte, dass sie bis zum Entscheid über das hängige Haftverlängerungsgesuch in Sicherheitshaft zu verbleiben habe. Die Haftrichterin wies das Gesuch mit Entscheid vom 31. März 2008 ab und ordnete stattdessen Ersatzmassnahmen an (Sicherheitsleistungen mittels Zahlung von Fr. 5'000.-- sowie mittels Abtretung des möglichen Anspruchs auf Schadenersatz gegenüber dem Kanton Zug im Umfang von Fr. 100'000.--, Anordnung einer Ausweis- und Schriftensperre). Am 1. April 2008 wurde X._ aus der Haft entlassen. Die Ersatzmassnahmen wurden mit Verfügung des Vorsitzenden der Strafrechtlichen Abteilung des Obergerichts vom 19. September 2008 verlängert.
Am 10. März 2009 wurde X._ mit "Teilurteil" des Obergerichts des Kantons Zug der vorsätzlichen Tötung im Sinne von Art. 111 StGB schuldig gesprochen. Hinsichtlich der anzuordnenden Sanktion entschied das Gericht, diese werde mit separatem Urteil festgesetzt. Zugleich ordnete es die Erstellung eines Sachverständigengutachtens an, welches darüber Aufschluss zu geben hat, ob die Schuldfähigkeit der Beschuldigten im Tatzeitpunkt eingeschränkt war. X._ wurde zudem in Sicherheitshaft versetzt.
B. Gegen den Entscheid des Obergerichts erhebt X._ mit Eingabe vom 7. April 2009 beim Bundesgericht Beschwerde in Strafsachen. Sie beantragt im Wesentlichen die Aufhebung des angefochtenen Entscheids und den Freispruch vom Vorwurf des Mordes und/oder der vorsätzlichen Tötung. Eventuell sei die Sache an die Vorinstanz zur Neubeurteilung zurückzuweisen. Des Weitern sei sie aus der Sicherheitshaft zu entlassen. Für das bundesgerichtliche Verfahren ersucht die Beschwerdeführerin um Bewilligung der unentgeltlichen Rechtspflege und Verbeiständung. Sie rügt die Beweiswürdigung im angefochtenen Entscheid als willkürlich und hält die Fortsetzung der Sicherheitshaft mangels hinreichender Fluchtgefahr für ungerechtfertigt.
C. Das Obergericht und die Staatsanwaltschaft des Kantons Zug schliessen in ihren Vernehmlassungen betreffend Anordnung der Sicherheitshaft auf Abweisung des Antrags der Beschwerdeführerin. Die Beschwerdeführerin hat von der Gelegenheit eine Replik einzureichen keinen Gebrauch gemacht.
Erwägungen:
1. Beim angefochtenen Urteil handelt es sich um einen Entscheid in Strafsachen einer letzten kantonalen Instanz. Die Beschwerde in Strafsachen (Art. 78 ff. BGG) steht daher grundsätzlich zur Verfügung. Soweit die Anordnung von Sicherheitshaft Gegenstand des angefochtenen Entscheids ist, handelt es sich entgegen dessen Bezeichnung als "Teilurteil" um einen strafprozessualen Zwischenentscheid. Dass dieser bei der Beschwerdeführerin einen nicht wieder gutzumachenden Nachteil im Sinne von Art. 93 Abs. 1 lit. a BGG bewirken kann, ist offensichtlich (vgl. BGE 134 IV 237 E. 1.3 S. 240). Da auch die übrigen Sachurteilsvoraussetzungen hinsichtlich des angefochtenen Entscheids, soweit er die Anordnung von Sicherheitshaft zum Gegenstand hat, erfüllt sind, ist auf die Beschwerde einzutreten. Zur Behandlung der Haftbeschwerde ist nach Art. 29 Abs. 3 des Reglements vom 20. November 2006 für das Bundesgericht (BGerR; SR 173.110.131) die I. öffentlich-rechtliche Abteilung zuständig. Im Übrigen wird die von der Beschwerdeführerin eingereichte Beschwerde gemäss Art. 33 BGerR von der Strafrechtlichen Abteilung behandelt (Verfahren 6B_291/2009).
2. 2.1 Sicherheitshaft muss als schwerwiegender Eingriff in das Grundrecht der persönlichen Freiheit auf einer klaren gesetzlichen Grundlage in einem Gesetz beruhen, im öffentlichen Interesse liegen und verhältnismässig sein (Art. 10 Abs. 2 i.V.m. Art. 31 Abs. 1 und Art. 36 BV).
Im Kanton Zug kann gegen einen Beschuldigten Sicherheitshaft unter anderem dann angeordnet und fortgesetzt werden, wenn er eines Verbrechens oder Vergehens dringend verdächtigt wird und aufgrund bestimmter Anhaltspunkte befürchtet werden muss, er werde sich durch Flucht der Strafverfolgung oder dem zu erwartenden Straf- bzw. Massnahmenvollzug entziehen (§ 18 i.V.m. § 17 Abs. 1 der Strafprozessordnung des Kantons Zug vom 3. Oktober 1940 [StPO/ZG; BGS 321.1]).
Im Hinblick auf die Schwere des Eingriffs prüft das Bundesgericht die Auslegung und Anwendung des entsprechenden kantonalen Rechts frei. Soweit jedoch reine Sachverhaltsfeststellungen und damit Fragen der Beweiswürdigung zu beurteilen sind, greift das Bundesgericht nur ein, wenn die tatsächlichen Feststellungen der kantonalen Instanz willkürlich sind (BGE 132 I 21 E. 3.2.3 S. 24 mit Hinweisen).
2.2 Das Vorliegen eines dringenden Tatverdachts wird von der Beschwerdeführerin zwar nicht ausdrücklich bestritten, was damit zusammenhängen dürfte, dass sie in der selben Beschwerde willkürliche Beweiswürdigung rügt und einen Freispruch vom Vorwurf des Mordes und/oder der vorsätzlichen Tötung bzw. eine Rückweisung der Sache an die Vorinstanz zur Neubeurteilung beantragt. Sinngemäss sind ihre entsprechenden Ausführungen daher hinsichtlich der mitangefochtenen Sicherheitshaft als Bestreitung des allgemeinen Haftgrunds des dringenden Tatverdachts zu betrachten.
2.2.1 Im Gegensatz zum erkennenden Sachrichter hat das Bundesgericht bei der Überprüfung des allgemeinen Haftgrunds des dringenden Tatverdachts keine erschöpfende Abwägung sämtlicher belastender und entlastender Beweisergebnisse vorzunehmen. Macht eine inhaftierte Person geltend, sie befinde sich ohne ausreichenden Tatverdacht in strafprozessualer Haft, ist vielmehr zu prüfen, ob genügend Anhaltspunkte bestehen, dass die inhaftierte Person eine Straftat begangen hat und die kantonalen Behörden das Bestehen eines dringenden Tatverdachts mit vertretbaren Gründen bejahen durften. Im Haftprüfungsverfahren genügt dabei der Nachweis von konkreten Verdachtsmomenten, wonach das inkriminierte Verhalten mit erheblicher Wahrscheinlichkeit die fraglichen Tatbestandsmerkmale erfüllen könnte (BGE 116 Ia 143 E. 3c S. 146). Daran ändert im vorliegenden Fall nichts, dass die Vorinstanz nicht bloss einen Tatverdacht bejaht, sondern die Beschwerdeführerin für schuldig befunden hat. Namentlich kann es hier nicht darum gehen, den Schuldspruch zu überprüfen bzw. zu prüfen, ob der Vorinstanz willkürliche Beweiswürdigung oder die Verletzung der Regel, wonach im Zweifel für den Angeklagten zu entscheiden sei, vorzuwerfen sei, wie wenn über die verurteilende Entscheidung zu befinden wäre.
2.2.2 Die Vorinstanz führt aus, es sei auszuschliessen, dass die Tochter der Beschwerdeführerin an den Folgen eines Unfalls verstorben sei. Daraus sei zu folgern, dass Gewalteinwirkungen einer Täterschaft zum Tode geführt hätten. Eine Dritttäterschaft sei indes höchst unwahrscheinlich, während bei objektiver Betrachtung und unter Berücksichtigung des Verhaltens während der Untersuchung erhebliche und nicht zu unterdrückende Zweifel an der Täterschaft der Beschwerdeführerin ausgeschlossen werden könnten. Sie sei die einzige Person, die sich zur Tatzeit in der Wohnung bei ihrer Tochter aufgehalten habe. Sie habe sich in einem finanziellen Engpass befunden und ihre Tochter habe ihr beim Wiedereinstieg in die Prostitution im Wege gestanden, weshalb sie diese nach Russland habe abschieben wollen. Auch sonst sei das Mutter-Tochter-Verhältnis von Kälte geprägt gewesen und das Kind sei vernachlässigt worden. Die Beschwerdeführerin habe Täterwissen preisgegeben und verschiedene Falschaussagen gemacht, u.a. auch die Tatnacht betreffend. Es müsse daher als erstellt gelten, dass die Beschwerdeführerin ihre Tochter in der Nacht vom 11. auf den 12. Mai 2004 getötet habe, indem sie deren Brustkorb durch körperliche Gewalt derart stark zusammengedrückt habe, dass sie keine Luft mehr bekommen habe und in der Folge erstickt sei.
2.2.3 Die Beschwerdeführerin beanstandet die Beweisführung der Vorinstanz in verschiedener Hinsicht. Sie kritisiert den Ausschluss einer Dritttäterschaft, da u.a. die spurenkundliche Untersuchung nicht umfassend genug gewesen sei. Hinsichtlich des der Beschwerdeführerin zur Last gelegten sogenannten Täterwissens macht sie geltend, das entscheidende russische Wort könne verschiedene Bedeutungen haben und je nachdem könne nicht von Täterwissen gesprochen werden. Des Weitern habe für die Beschwerdeführerin kein Grund zu einer Beseitigung des Kindes bestanden, habe sie doch für dessen Unterbringung eine Lösung gefunden und diesbezüglich bereits konkrete Schritte unternommen gehabt. Ausserdem habe sich die Vorinstanz bei der Urteilsfindung auf eine Zeugin verlassen, die nachweisbar lüge und deren Aussagen nicht glaubhaft seien, weil sie aus dem Zusammenhang gerissen und mit Schädigungsabsicht gegen die Beschwerdeführerin gerichtet gewesen seien.
2.2.4 Selbst wenn die von der Beschwerdeführerin erhobene Kritik am angefochtenen Urteil geeignet sein könnte, gewisse Zweifel an der Beweiswürdigung der Vorinstanz aufkommen zu lassen, ist die Bejahung eines dringenden Tatverdachts im vorliegenden Fall verfassungsrechtlich nicht zu beanstanden. Aufgrund der im angefochtenen Entscheid aufgezeigten Indizien und deren Würdigung im Gesamtzusammenhang durch die Vorinstanz bestehen genügend konkrete Verdachtsmomente, wonach die Beschwerdeführerin zumindest mit erheblicher Wahrscheinlichkeit die Tatbestandsmerkmale der vorsätzlichen Tötung erfüllen könnte.
2.3 Die Beschwerdeführerin macht ausserdem geltend, die Anordnung der Sicherheitshaft wegen Fluchtgefahr sei nicht rechtens. Obwohl umgehend nach dem Freispruch des Strafgerichts Berufung erklärt worden sei, habe sie sich nicht ins Ausland abgesetzt. Sie verfüge in der Schweiz über einen festen Wohnsitz und lebe seit Langem in diesem Land.
2.3.1 Nach der Rechtsprechung des Bundesgerichts braucht es für die Annahme von Fluchtgefahr eine gewisse Wahrscheinlichkeit, dass sich die angeschuldigte Person, wenn sie in Freiheit wäre, der Strafverfolgung oder dem zu erwartenden Strafvollzug entziehen würde. Die Schwere der drohenden Strafe darf als ein Indiz für Fluchtgefahr gewertet werden. Sie genügt jedoch für sich allein nicht, um den Haftgrund zu bejahen. Vielmehr müssen die konkreten Umstände des betreffenden Falls, insbesondere die gesamten Lebensverhältnisse der angeschuldigten Person, in Betracht gezogen werden (BGE 125 I 60 E. 3a S. 62; 117 Ia 69 E. 4a S. 70; je mit Hinweisen). Zu berücksichtigen sind beispielsweise die familiären und sozialen Bindungen des Häftlings, dessen berufliche, finanzielle und gesundheitliche Situation sowie Kontakte ins Ausland und Ähnliches.
2.3.2 Die Vorinstanz führt aus, angesichts des mit dem angefochtenen Entscheid ausgesprochenen Schuldspruchs müsse die Fluchtgefahr bei der Beschwerdeführerin als deutlich erhöht beurteilt werden. Die Beschwerdeführerin verfüge in der Schweiz über keine sozialen Bindungen, zumal sie in der Zeit vom Mai 2004 bis nach dem erstinstanzlichen Urteil vom März 2008 inhaftiert gewesen sei. Würde sie aus der Haft entlassen, gäbe es nichts, was sie hier zurückhalten würde. Die Situation präsentiere sich heute insofern anders als nach dem freisprechenden Urteil des Strafgerichts vom März 2008, als die Beschwerdeführerin damals aufgrund dieses Urteils mit beträchtlichen Schadenersatz- und Genugtuungsleistungen seitens des Kantons rechnen durfte. Dieser mögliche Anspruch auf Schadenersatz gegenüber dem Kanton Zug im (Teil-)Umfang von Fr. 100'000.-- sei jetzt dahingefallen. Die Beschwerdeführerin habe zudem nach dem angefochtenen Entscheid - sofern es beim Schuldspruch bleiben sollte - mit einer längeren freiheitsentziehenden Sanktion bzw. Massnahme zu rechnen.
Die Staatsanwaltschaft weist in ihrer Vernehmlassung darauf hin, dass die Beschwerdeführerin nach wie vor familiäre Bindungen vorab zur in Russland wohnhaften Mutter habe, während sie in der Schweiz soweit ersichtlich keine nahen Bezugspersonen habe. Sie sei mittellos und könne nicht eigenständig für ihren Lebensunterhalt aufkommen, weshalb ohne Weiteres gesagt werden könne, dass sie eigentlich nichts mehr in der Schweiz halte. Dies gelte umso mehr, wenn in Betracht gezogen werde, dass Russland eigene Staatsbürger wohl nicht an die Schweiz ausliefern würde.
2.3.3 Wäre die Beschwerdeführerin im Zeitraum zwischen ihrer Haftentlassung am 1. April 2008 und dem Schuldspruch der Vorinstanz vom 10. März 2009 geflüchtet, hätte sie neben der in bar geleisteten Sicherheit von Fr. 5'000.-- insbesondere den Verlust des möglichen Anspruchs auf Schadenersatz gegenüber dem Kanton Zug im Umfang von Fr. 100'000.-- riskiert. Mit dem Schuldspruch vom 10. März 2009 ist dieser mögliche Anspruch hinfällig geworden, so dass die Beschwerdeführerin bei einer Flucht dessen auch nicht mehr verlustig gehen könnte. Dem Umstand, dass sich die Beschwerdeführerin im Zeitraum zwischen dem 1. April 2008 und dem 10. März 2009, in welchem sie sich nicht ins Ausland absetzte, obwohl sie sich in Freiheit befunden hatte, kann daher kein erhebliches Gewicht mehr eingeräumt werden. In Betracht fällt vielmehr, dass die Beschwerdeführerin aufgrund des Schuldspruchs vom 10. März 2009 mit einer langjährigen Haftstrafe rechnen muss. Sie verfügt in der Schweiz über keine sozialen Kontakte, steht aber nach wie vor in Kontakt vorab mit ihrer Mutter in Russland, ist mittellos und es erscheint als fraglich, ob sie durch ihren Heimatstaat Russland an die Schweiz ausgeliefert würde. Die Bejahung der Fluchtgefahr durch die Vorinstanz ist daher verfassungsrechtlich nicht zu beanstanden.
2.4 Da Sicherheitshaft bereits beim Vorliegen eines Haftgrunds zulässig ist, muss nicht geprüft werden, ob vorliegend auch weitere besondere Haftgründe (Kollusions- oder Wiederholungsgefahr) erfüllt sind.
3. Die Beschwerde betreffend Anordnung der Sicherheitshaft ist daher abzuweisen.
Die Beschwerdeführerin stellt ein Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege. Da die gesetzlichen Voraussetzungen erfüllt sind (Art. 64 Abs. 1 und 2 BGG), ist dem Begehren für das vorliegende Verfahren stattzugeben. Es sind daher keine Gerichtskosten zu erheben und dem Rechtsvertreter ist eine angemessene Entschädigung auszurichten. Bei der Festsetzung der Entschädigung ist zu berücksichtigen, dass der Haftentlassungsantrag im Rahmen der Beschwerde gegen den Schuldspruch gestellt (Verfahren 6B_291/2009) und nur summarisch begründet worden ist.
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde betreffend Anordnung der Sicherheitshaft wird abgewiesen.
2. Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege und Verbeiständung wird für das vorliegende Verfahren gutgeheissen.
2.1 Es werden keine Gerichtskosten erhoben.
2.2 Dem Vertreter der Beschwerdeführerin, Rechtsanwalt Ivo Doswald, wird aus der Bundesgerichtskasse eine Entschädigung von Fr. 500.-- ausgerichtet.
3. Dieses Urteil wird der Beschwerdeführerin, der Staatsanwaltschaft und dem Obergericht des Kantons Zug, Strafrechtliche Abteilung, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 15. Juni 2009
Im Namen der I. öffentlich-rechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Der Gerichtsschreiber:
Féraud Kappeler