Faits: A. Ressortissante brésilienne née en 1972, A._ a vécu dans sa patrie jusqu'en 2003. Elle a eu une fille, B._, qui est née en 1990, deux mois après la mort de son père. D'une autre union, A._ a eu deux fils. Ayant laissé ses enfants au Brésil, elle est entrée en Suisse en 2003 et y a épousé, le 6 mai 2004, C.X._, un ressortissant suisse né en 1956. Elle s'est par conséquent vu octroyer, au titre du regroupement familial, une autorisation de séjour qui a été régulièrement prolongée. Depuis le 24 mai 2006, les époux X._ bénéficient du revenu d'insertion. Le 8 mai 2008, B._ est arrivée en Suisse pour un séjour touristique. Le 20 mai 2008, elle a demandé une autorisation de séjour au titre du regroupement familial. Le 25 août 2008, elle a commencé à suivre des cours dans les classes d'accueil mises en place par l'Organisme vaudois pour le perfectionnement scolaire, la transition et l'insertion professionnelle. Le 15 septembre 2008, C.X._ a indiqué au Service de la population du canton de Vaud (ci-après: le Service cantonal) qu'il déclinait toute responsabilité, car B._ quittait systématiquement le domicile et il ignorait où elle se trouvait. Par décision du 6 novembre 2008, qui n'a pu être notifiée que le 10 février 2009, le Service cantonal a refusé l'autorisation de séjour sollicitée et imparti à B._ un délai de départ d'un mois dès la notification de cette décision. B. A.X._ a recouru personnellement contre la décision du Service cantonal du 6 novembre 2008. Durant la procédure de recours, B._ a donné à sa mère une procuration l'habilitant à la représenter. Par arrêt du 21 avril 2009, la Cour de droit administratif et public du Tribunal cantonal vaudois (ci-après: le Tribunal cantonal) a rejeté le recours et confirmé la décision attaquée. C. Le 22 mai 2009, A.X._ et B._ ont déposé un recours en matière de droit public auprès du Tribunal fédéral contre l'arrêt du Tribunal cantonal du 21 avril 2009. Elles concluent, sous suite de frais et dépens, à l'annulation de l'arrêt attaqué et, principalement, à l'octroi d'une autorisation de séjour à B._, subsidiairement, au renvoi du dossier à "l'autorité inférieure" pour instruction complémentaire et nouvelle décision dans le sens des considérants. Le Tribunal cantonal et le Service cantonal ont renoncé à répondre au recours. L'Office fédéral des migrations propose de le rejeter. Les recourantes ont encore déposé spontanément des pièces les 5 et 7 août 2009. 