Faits:
A. Le 2 avril 2008, X._ a déposé plainte pénale contre son ex-ami, A._, au motif qu'il aurait commis des abus sexuels sur leur fils, Y._, né en 2005. A l'appui, elle alléguait que ce dernier s'était plaint de douleurs au niveau des testicules et de la région pelvienne et qu'interrogé à ce sujet, il lui avait répondu que son père "lui faisait bobo au zizi".
Par décision du 18 juin 2009, le Juge d'instruction de l'arrondissement de Lausanne a prononcé un non-lieu en faveur de A._.
Saisi d'un recours de X._, le Tribunal d'accusation du Tribunal cantonal vaudois l'a rejeté par arrêt du 28 juillet 2009.
B. Cet arrêt retient, en résumé, ce qui suit.
B.a X._ et A._ se sont séparés au mois de mars 2006. L'enfant vit auprès de sa mère. Un droit de visite a été convenu en faveur du père, lequel est devenu litigieux. La plainte a été déposée dans le cadre d'un long conflit opposant les parents, au moment où le père envisageait d'effectuer des démarches pour obtenir la garde de l'enfant.
B.b Entendu au sujet des accusations portées contre lui, A._ les a catégoriquement niées.
B.c Dans un certificat médical du 26 août 2008, la Dresse B._, qui avait été consultée le 10 janvier 2008 par la plaignante, a relevé que l'enfant Y._ s'était laissé examiner sans difficultés et que ses organes génitaux externes ne présentaient pas d'anomalie.
B.d Un rapport établi le 10 février 2009 par le Service universitaire de psychiatrie de l'enfant et de l'adolescent (SUPEA) indique que l'enfant a été vu à plusieurs reprises entre janvier et août 2008. Il ne fait état d'aucun trouble psychologique particulier.
B.e Chargé par la Justice de paix de Lausanne de suivre l'enfant Y._, le Service de protection de la jeunesse (SPJ) a établi deux rapports en mars 2009. Selon ces rapports, les échanges entre A._ et son fils sont affectueux et leur relation est bien construite. Durant le laps de temps pendant lequel le droit de visite a été suspendu, l'enfant n'a cessé de demander à voir son père. L'enfant est bien équilibré et sociable. Sa mère présente en revanche une certaine fragilité, pouvant avoir une incidence sur la stabilité de l'enfant. Elle avait attendu plusieurs mois avant de déposer plainte et il apparaissait qu'elle instrumentalisait l'enfant dans sa relation avec le père de ce dernier. A._ avait la disponibilité et les compétences nécessaires pour s'occuper de l'enfant et il était important de préserver leur relation.
B.f Entendue par la police et par le SPJ, la mère de la plaignante, C._, n'a émis aucun soupçon contre A._.
B.g La plaignante a requis l'audition de trois autres personnes, soit de D._ et de E._, qui avaient été entendus par le SPJ, et de F._. Cette audition a toutefois été refusée, au motif qu'elle n'apporterait rien de plus et que la plaignante n'indiquait d'ailleurs pas en quoi auraient consisté les "comportements inquiétants de l'enfant" auxquels ces personnes auraient assisté.
C. Agissant en son nom propre et au nom de son fils Y._, X._ forme un recours au Tribunal fédéral, pour violation de leur droit d'être entendu. Elle conclut à l'annulation de l'arrêt attaqué, en sollicitant l'assistance judiciaire.
Des déterminations n'ont pas été requises.

Considérant en droit:
1. Il résulte du chiffre I de leur mémoire que les recourants entendent former un recours constitutionnel subsidiaire, ce qu'ils justifient par le fait qu'ils invoquent une violation de leur droit d'être entendu. Un tel grief peut toutefois être soulevé dans un recours ordinaire, la notion de droit fédéral au sens de l'art. 95 let. a LTF incluant les droits constitutionnels. En l'occurrence, il peut donc être invoqué dans un recours en matière pénale (cf. art. 78 al. 1 LTF), de sorte que le recours constitutionnel subsidiaire est exclu (cf. art. 113 LTF). Partant, le présent recours sera traité comme un recours en matière pénale.
2. Les recourants se plaignent, à deux titres, d'une violation de leur droit d'être entendu découlant de l'art. 29 al. 2 Cst. et de l'art. 6 CEDH. Ils reprochent à l'autorité cantonale d'avoir écarté leur requête tendant à l'audition de trois témoins, au demeurant sans motivation suffisante à l'appui.
2.1 La portée du droit à une décision motivée découlant du droit d'être entendu a été rappelée dans l'<ref-ruling> consid. 3.1 p. 277, auquel on peut se référer. En l'espèce, le grief de violation de ce droit est manifestement infondé. La lecture de l'arrêt attaqué permet de comprendre sans difficulté que l'audition des trois témoins a été refusée parce que l'autorité cantonale a considéré que les autres éléments de preuve recueillis étaient suffisants et que cette audition n'apporterait rien de plus. Les recourants s'en prennent d'ailleurs largement à cette motivation, qu'ils ont donc parfaitement saisie.
2.2 Le droit d'être entendu comporte notamment le droit à l'administration de preuves valablement offertes. Il n'y a toutefois pas violation de ce droit, lorsque la mesure probatoire refusée est inapte à établir le fait à prouver, lorsque ce fait est sans pertinence ou lorsque, sur la base d'une appréciation anticipée exempte d'arbitraire (sur cette notion, cf. <ref-ruling> consid. 1.3 p. 4/5; <ref-ruling> consid. 5.4 p. 148 et les arrêts cités) des preuves dont elle dispose déjà, l'autorité parvient à la conclusion que les faits pertinents sont établis et que le résultat, même favorable au requérant, de la mesure probatoire sollicitée ne pourrait pas modifier sa conviction (ATF <ref-ruling> consid. 5.3 p. 148 et les arrêts cités).
Le refus de la mesure probatoire litigieuse a été justifié non seulement par le litige, avéré, opposant la recourante à l'intimé et par les dénégations de ce dernier quant aux accusations portées contre lui, mais aussi, et même surtout, par le contenu des rapports du SUPEA et du SPJ ainsi que par le fait que la mère de la recourante, tant lors de son audition par la police que par le SPJ, n'a émis aucun soupçon à l'encontre de l'intimé. Que, de l'ensemble de ces éléments, il était arbitraire, c'est-à-dire manifestement insoutenable, de déduire qu'il n'existait pas d'indices suffisants de culpabilité de l'intimé, n'est pas démontré dans le recours d'une manière qui satisfasse aux exigences de motivation de l'art. 106 al. 2 LTF (cf. <ref-ruling> consid. 1.4 p. 287). Les recourants se bornent en effet à opposer leur propre appréciation des preuves à celle de l'autorité cantonale, en passant largement sous silence les passages des rapports évoqués qui ne vont pas dans le sens de leur thèse. Ils n'indiquent au demeurant toujours pas ce que l'audition des témoins pourrait apporter de plus, se limitant à la réclamer une nouvelle fois, sans justifier précisément de son utilité, ni même contester leur omission de le faire en instance cantonale.
Il n'est ainsi aucunement établi que l'autorité cantonale aurait apprécié arbitrairement les éléments de preuve dont elle disposait déjà, ni que les témoignages requis eussent été propres à modifier la conviction qu'elle a acquise sur la base de cette appréciation. Subséquemment, il n'est pas démontré que le refus de la mesure probatoire litigieuse violerait le droit d'être entendu des recourants. Il s'ensuit l'irrecevabilité du grief, faute de motivation suffisante au regard des exigences de l'art. 106 al. 2 LTF.
3. Le recours doit ainsi être rejeté dans la mesure où il est recevable. Comme ses conclusions étaient d'emblée dénuées de chances de succès, l'assistance judiciaire ne peut être accordée (cf. art. 64 al. 1 LTF). Les recourants devront donc supporter les frais (art. 66 al. 1 LTF), dont le montant sera toutefois arrêté en tenant compte de leur situation financière.

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est rejeté dans la mesure où il est recevable.
2. La requête d'assistance judiciaire est rejetée.
3. Les frais judiciaires, arrêtés à 800 fr., sont mis à la charge des recourants.
4. Le présent arrêt est communiqué aux parties et au Tribunal d'accusation du Tribunal cantonal du canton de Vaud.
Lausanne, le 14 décembre 2009
Au nom de la Cour de droit pénal
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: La Greffière:
Favre Angéloz