Sachverhalt:
A. Mit Urteil vom 2. Dezember 2008 befand das Bezirksgericht Kulm X._ der Pornografie für schuldig und verurteilte ihn als Gesamtstrafe zu einer Freiheitsstrafe von 14 Monaten. Gleichzeitig ordnete es eine vollzugsbegleitende ambulante Behandlung in Form einer deliktszentrierten Psychotherapie an.
Die von X._ gegen dieses Urteil erhobene Berufung wies das Obergericht des Kantons Aargau mit Urteil vom 10. September 2009 ab. Von Amtes wegen änderte es den Sanktionspunkt ab und verurteilte X._ zu einer Freiheitsstrafe von 13 Monaten. Zugleich widerrief es den mit Strafbefehl des Bezirksamts Kulm vom 4. Juni 2004 für 30 Tage Gefängnis gewährten bedingten Strafvollzug und erklärte diese ebenfalls wegen Pornografie verhängte Strafe für vollziehbar.
B. X._ führt Beschwerde in Strafsachen mit den Anträgen, das Urteil des Obergerichts des Kantons Aargau vom 10. September 2009 sei aufzuheben, und er sei zu einer Freiheitsstrafe von sechs Monaten zu verurteilen, wobei der Vollzug der Strafe zugunsten einer ambulanten deliktsorientierten Psychotherapie aufzuschieben sei. Des Weiteren ersucht er um Gewährung der unentgeltlichen Rechtspflege.
Vernehmlassungen wurden keine eingeholt.

Erwägungen:
1. Der Beschwerdeführer bestreitet nicht, pornografische Dateien über das Internet via die Plattform A._ heruntergeladen, gespeichert und die Bilder anschliessend ausgedruckt zu haben (vgl. Beschwerde S. 5 f.). Mit seiner Beschwerde wendet er sich einerseits gegen die Strafzumessung, indem er eine Herabsetzung der verhängten Freiheitsstrafe auf sechs Monate beantragt (Beschwerde S. 6 - 9; nachfolgend E. 2). Andererseits rügt er die vollzugsbegleitende Anordnung der ambulanten Massnahme (Beschwerde S. 9 - 11; nachfolgend E. 3).
2. 2.1 Der Beschwerdeführer führt aus, er sei nur einer von Tausenden von Benutzern der Internetplattform A._ gewesen, welche diese Dateien pornografischen Inhalts heruntergeladen hätten. Sein Tatbeitrag zur Verletzung des geschützten Rechtsguts - nämlich des vorbeugenden Jugendschutzes - sei folglich äusserst gering gewesen. Seinem Verschulden angemessen erscheine eine Freiheitsstrafe von sechs Monaten. Bezeichnend sei insoweit, dass selbst die Staatsanwaltschaft im erstinstanzlichen Verfahren eine Freiheitsstrafe von sieben Monaten und den Aufschub dieser Strafe zugunsten einer ambulanten Massnahme beantragt habe.
2.2 Die Vorinstanz erwägt, der Beschwerdeführer habe über eine Zeitspanne von über einem Jahr eine Vielzahl von Dateien, welche sexuelle Handlungen mit Kindern oder mit Tieren, menschlichen Ausscheidungen oder Gewalttätigkeiten zum Inhalt hätten, auf optische Datenträger (CD/DVD) gespeichert und Bilder solchen Inhalts ausgedruckt und in Ordnern abgelegt. So seien insgesamt 100 externe Datenträger und sechs Bundesordner mit verbotenem pornografischen Material sichergestellt worden. Der Strafrahmen von <ref-law> erhöhe sich aufgrund der mehrfachen Tatbegehung in Anwendung von <ref-law> von drei Jahren auf 41⁄2 Jahre. Die überaus grosse Anzahl verbotener pornografischer Darstellungen, der lange deliktische Zeitraum, der Inhalt der Dateien, welcher "zum grössten Teil im schlimmsten Bereich des überhaupt Vorstellbaren" liege, die Vorgehensweise des Beschwerdeführers sowie der Umstand, dass er einschlägig vorbestraft sei, seien straferhöhend zu gewichten. Zugunsten des Beschwerdeführers sei demgegenüber seine leicht- bis mittelgradig verminderte Schuldfähigkeit sowie seine Geständnisbereitschaft und sein kooperatives Verhalten während des Strafverfahrens zu berücksichtigen. Insgesamt erscheine die Ausfällung einer Freiheitsstrafe von 13 Monaten als der Tat und der Schuld des Beschwerdeführers angemessen (vgl. angefochtenes Urteil S. 10 f.).
2.3 Nach <ref-law> misst das Gericht die Strafe nach dem Verschulden des Täters zu. Es berücksichtigt das Vorleben, die persönlichen Verhältnisse sowie die Wirkung der Strafe auf das Leben der schuldigen Person. Die Bewertung des Verschuldens wird in Abs. 2 dahingehend präzisiert, dass dieses nach der Schwere der Verletzung oder Gefährdung des betroffenen Rechtsguts, nach der Verwerflichkeit des Handelns, den Beweggründen und Zielen des Täters sowie danach bestimmt wird, wie weit der Täter nach den inneren und äusseren Umständen in der Lage war, die Gefährdung oder Verletzung zu vermeiden. Es liegt im Ermessen des Sachgerichts, in welchem Umfang es die verschiedenen Strafzumessungsfaktoren berücksichtigt. Das Bundesgericht greift auf Beschwerde in Strafsachen hin nur in die Strafzumessung ein, wenn die Vorinstanz den gesetzlichen Strafrahmen über- oder unterschreitet, wenn sie von rechtlich nicht massgebenden Kriterien ausgeht oder wenn sie wesentliche Gesichtspunkte ausser Acht lässt bzw. falsch gewichtet (<ref-ruling> E. 2.1; vgl. zum bisherigen Recht <ref-ruling> E. 6.1; <ref-ruling> E. 2; <ref-ruling> E. 4a).
2.4 Die Vorinstanz berücksichtigt in ihren Urteilserwägungen sämtliche relevanten rechtlichen und tatsächlichen Gesichtspunkte. Demgegenüber konnte sie den Aspekt der Anzahl Benutzer der Internetplattform ohne Bundesrechtsverletzung implizit als nicht strafzumessungsrelevant einstufen. Entgegen der Auffassung des Beschwerdeführers vermindert sich sein Verschulden nicht proportional zur steigenden Anzahl Benutzer, zumal er auf diesen Umstand keinen Einfluss hat. Insgesamt gesehen ist die von der Vorinstanz ausgefällte Strafe von 13 Monaten zwar als hoch einzustufen. Das Strafmass bewegt sich jedoch nicht zuletzt angesichts der Tatsache, dass der Beschwerdeführer bereits mit Strafbefehl des Bezirksamts Kulm wegen Pornografie verurteilt worden ist und innert der angesetzten Probezeit von zwei Jahren erneut in erheblichem Mass delinquiert hat, innerhalb des dem Sachgericht bei der Strafzumessung zukommenden Ermessensspielraums.
3. 3.1 Der Beschwerdeführer führt aus, der Gutachter habe auf die Frage, ob der Art der Behandlung auch bei gleichzeitigem Strafvollzug Rechnung getragen werden könne, mit einem blossen "Ja" geantwortet. Eine derart kurze Begründung genüge nicht, um die Vollzugsfragen gemäss <ref-law> beurteilen zu können, und die Vorinstanz hätte sich daher nicht auf das unvollständige Gutachten abstützen dürfen. Bei sorgfältiger Würdigung hätte sie vielmehr zum Schluss kommen müssen, dass er aufgrund seiner Wahrnehmungsstörung einzig mit Aussicht auf Erfolg ambulant behandelt werden könne, wenn der Strafvollzug aufgeschoben werde.
3.2 Die Vorinstanz erwägt, aus den Ausführungen im psychiatrischen Gutachten ergebe sich, dass die Erfolgschancen der ambulanten Therapie durch den Strafvollzug nicht geschmälert würden. Vielmehr könne der Internet-Konsum des Beschwerdeführers einzig im Strafvollzug wirksam kontrolliert werden, was den Verlauf der ambulanten Behandlung günstig beeinflussen dürfte (angefochtenes Urteil S. 17).
3.3 Ist der Täter psychisch schwer gestört, ist er von Suchtstoffen oder in anderer Weise abhängig, so kann das Gericht anordnen, dass er nicht stationär, sondern ambulant behandelt wird, wenn der Täter eine mit Strafe bedrohte Tat verübt, die mit seinem Zustand in Zusammenhang steht und zu erwarten ist, dadurch lasse sich der Gefahr weiterer mit dem Zustand des Täters in Zusammenhang stehender Taten begegnen (<ref-law>). Gemäss Abs. 2 der Bestimmung kann das Gericht den Vollzug einer zugleich ausgesprochenen unbedingten Freiheitsstrafe und den Widerruf einer vollziehbar erklärten Freiheitsstrafe zugunsten einer ambulanten Behandlung aufschieben, um der Art der Behandlung Rechnung zu tragen.
Nach der bundesgerichtlichen Rechtsprechung ist der Strafaufschub anzuordnen, wenn die Aussicht auf erfolgreiche Behandlung durch den Vollzug der verhängten Freiheitsstrafe erheblich beeinträchtigt würde. Die Therapie geht vor, falls eine sofortige Behandlung gute Resozialisierungschancen bietet, welche durch den Strafvollzug klarerweise verhindert oder vermindert würden. Bei diesem Entscheid sind einerseits die Auswirkungen des Strafvollzuges, die Erfolgsaussichten der ambulanten Behandlung und die bisherigen Therapiebemühungen zu berücksichtigen, anderseits aber auch das kriminalpolitische Erfordernis, Straftaten schuldangemessen zu ahnden bzw. rechtskräftige Strafen grundsätzlich zu vollziehen. Unter dem Gesichtspunkt des Gleichheitsgebots muss der Behandlungsbedarf um so ausgeprägter sein, je länger die zugunsten der ambulanten Therapie aufzuschiebende Freiheitsstrafe ist. Die ambulante Massnahme darf im Übrigen nicht dazu missbraucht werden, den Vollzug der Strafe zu umgehen oder auf unbestimmte Zeit hinauszuschieben. Ein Aufschub hat Ausnahmecharakter und muss sich aus Gründen der Heilbehandlung hinreichend rechtfertigen. Zur Beurteilung dieser Frage ist ein psychiatrisches Gutachten einzuholen (<ref-ruling> E. 4.1 mit Hinweisen; Urteil des Bundesgerichts 6B_869/2008 vom 21. Januar 2009 E. 2.1). Das Sachgericht verfügt über ein weites Beurteilungsermessen, in welches das Bundesgericht nur bei Ermessensüberschreitung oder -missbrauch eingreift (<ref-ruling> E. 4.4 mit Hinweisen).
3.4 Die psychiatrischen Gutachter diagnostizieren beim Beschwerdeführer multiple Störungen der sexuellen Präferenz mit sexuellen Präferenzen für sexuelle Handlungen mit Kindern, Tieren oder Fäkalien (ICD-10: F65.5), eine Störung der Geschlechtsidentität im Sinne eines Transvestitismus unter Beibehaltung beider Geschlechtsrollen (ICD-10: F64.1), eine Zwangsstörung mit vorwiegend Zwangsgedanken oder Grübelzwang (ICD-10: F42.0) sowie ein Depersonalisations- und Derealisationssyndrom (ICD-10: F48.1). Aus Sicht der Gutachter stehen die Taten in direktem Zusammenhang mit der Störung der sexuellen Präferenz, welche als hauptsächlich antreibende Kraft für den erneuten Konsum von illegaler Pornografie einzustufen sei. Es bestehe beim Beschwerdeführer die Gefahr neuerlicher ähnlich gelagerter Delinquenz, wobei die Legalprognose nur durch eine gezielte Behandlung der zugrunde liegenden Störung in Form einer ambulanten deliktzentrierten Psychotherapie verbessert werden könne. Die Frage, ob der Art der Behandlung auch bei gleichzeitigem Strafvollzug Rechnung getragen werden könne, bejahen die beiden Gutachter (vgl. psychiatrisches Gutachten vom 3. März 2008, vorinstanzliche Akten act. 200 ff., insb. act. 242 ff.).
3.5 Die Schlussfolgerungen der Vorinstanz sind überzeugend, stehen in Einklang mit der bundesgerichtlichen Rechtsprechung und lassen sich auf die Einschätzung der psychiatrischen Sachverständigen stützen, wonach der Art der ambulanten Behandlung auch bei gleichzeitigem Vollzug der Freiheitsstrafe Rechnung getragen werden kann. Die Antwort im psychiatrischen Gutachten auf die entsprechende Frage fällt zwar knapp, aber eindeutig aus. Der Beschwerdeführer bringt nichts vor, was dieses Ergebnis in Zweifel ziehen würde. Insbesondere reichen die allgemeinen destabilisierenden Folgen des Strafvollzugs für sich allein genommen nicht aus zur Begründung eines Strafaufschubs (vgl. Urteil 6B_724/2008 vom 19. März 2009 E. 3.2.4). Wie die Vorinstanz zutreffend ausführt, findet zudem die Behauptung des Beschwerdeführers, die Isolation im Strafvollzug laufe seiner Persönlichkeitsstörung diametral entgegen, im psychiatrischen Gutachten keinerlei Stütze. Die Vorinstanz verletzt damit aus den genannten Gründen und angesichts ihres weiten Ermessensspielraums durch die Verweigerung des Aufschubs der Freiheitsstrafe zugunsten der ambulanten Massnahme kein Bundesrecht.
4. Die Beschwerde ist abzuweisen, soweit darauf einzutreten ist. Da das Rechtsmittel von vornherein aussichtslos war, kann dem Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege nicht entsprochen werden (<ref-law>).
Bei diesem Verfahrensausgang sind die bundesgerichtlichen Kosten dem Beschwerdeführer aufzuerlegen (<ref-law>). Bei deren Festsetzung ist seinen finanziellen Verhältnissen Rechnung zu tragen (<ref-law>).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2. Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege wird abgewiesen.
3. Die Gerichtskosten von Fr. 800.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
4. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Aargau, Strafgericht, 1. Kammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 6. Januar 2010
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Der Gerichtsschreiber:
Favre Stohner